universidade de Évora · vii resumo actualmente, a legislação apenas permite utilizar a madeira...
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VI
Índice
Resumo………………………………………………………………………………...VII
Abstract……………………………………………………………………………….VIII
1. Introdução…………………………………………………………………………….1
2. Revisão bibliográfica………………………………………………………………….3
2.1. A madeira em enologia……………………………………………………...3
2.1.1. A origem da sua utilização………………………………………...3
2.1.2. Maturação e envelhecimento de vinhos…………………………...4
2.2. Estrutura e propriedades físicas da madeira………………………………...5
2.3. Composição química da madeira……………………………………………7
2.3.1. Factores que influenciam a composição química das madeiras….11
2.3.1.1. A Queima………………………………………………12
2.3.1.2. Espécies botânicas……………………………………...15
2.4. Interesse da madeira em enologia………………………………………….19
3. Material e métodos…………………………………………………………………..21
3.1. Amostras, reagentes e padrões……………………………………………..21
3.2. Pré-preparação das amostras sólidas……………………………………….22
3.3. Extracção dos compostos da madeira……………………………………...22
3.4. Análise GC-MS…………………………………………………………….23
3.5. Identificação dos compostos voláteis……………………………………...25
3.6. Quantificação dos compostos detectados………………………………….26
3.7.Analise estatística…………………………………………………………..26
4. Resultados e discussão……………………………………………………………….27
4.1.Caracterização das aparas de madeira……………………………………...27
4.1.1. Identificação dos compostos voláteis……………………………………27
4.1.2.Quantificação dos compostos voláteis……………………………………34
4.1.2.1. Derivados dos polissacáridos…………………………………..39
4.1.2.2. Derivados da lenhina e polifenóis……………………………...41
4.1.2.3. Derivados dos lipídos…………………………………………..44
4.1.2.4. Outros…………………………………………………………..45
5. Conclusão……………………………………………………………………………48
6. Referências bibliográficas…………………………………………………………...50
VII
Resumo
Actualmente, a legislação apenas permite utilizar a madeira de carvalho e de
castanheiro, pelo que é imperativo estudar outras espécies, que foram abandonadas pela
sua falta de características para a tanoaria, mas que com o aparecimento de alternativos
poderão despertar algum interesse. Neste sentido, esta pesquisa visa estudar a
composição volátil das madeiras de carvalho, castanheiro, cerejeira e acácia, e verificar
o efeito da tosta nas mesmas.
Os compostos voláteis das madeiras foram extraídos por PLE utilizando o ASE e
os extractos foram analisados por cromatografia gasosa (GC-MS). Foram detectados e
quantificados 54 compostos, 45 dos quais foram identificados. Verificou-se que os
extractos de castanheiro seguido dos de carvalho foram os mais ricos em compostos
voláteis, e os de acácia apresentaram os menores teores destes compostos. Por ultimo,
verificou-se que a tosta afecta a composição volátil das madeiras, tanto
quantitativamente como qualitativamente. No geral esta aumenta os teores totais dos
compostos voláteis potencialmente extraíveis.
VIII
“Volatile composition of wood chips for
enological use”
Abstract
Current legislation only allows the use of oak and chestnut woods, so it is
imperative to study other species, that in past were not used because of their lack of
characteristics for cooperage. Nowadays, used as alternatives, the interest of these
woods is becoming more relevant. Thus, this research aims to study volatile
composition of oak, chestnut, cherry and acacia woods, and the effect of toasting
process on these compounds.
The volatile compounds of wood were extracted by PLE using ASE and the
extracts were analyzed by gas chromatography coupled with mass-spectrometry (GC-
MS). We detected and quantified 54 compounds, 45 of which have been identified. It
was found that the chestnut and oak extracts were the richer in volatile compounds, and
the acacia had the lowest levels of these compounds. Finally, it was verified that the
toasting level affect the volatile composition of woods, both quantitatively and
qualitatively. In general, increasing toasting level led to an increase of total volatile
compounds potentially extractable.
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1. Introdução
Na Bíblia menciona-se pela primeira vez a videira: “Noé que era agricultor,
começou a lavrar a terra e plantou a primeira vinha. Tendo bebido do seu vinho,
embriagou-se”. As alusões que a ele se fazem, tanto no Antigo como no Novo
Testamento, são numerosas (Génes (Gn 9)).
O vinho acompanhou o Homem na sua caminhada. Perde-se nos tempos a
origem desta bebida tão apreciada na nossa época. A sua produção é mesmo anterior à
própria escrita. Ninguém sabe exactamente como é que surgiu. No entanto existem
vestígios arqueológicos de sementes de uva, de variedades usadas para a vinificação,
que datam do período de transição entre a passagem de uma cultura nómada para uma
cultura sedentária (Dominé, 2006).
Há pelo menos 2000 anos (Jackson, 2000 citado por Kozlovic et al., 2010) que
as vasilhas de madeira são usadas para o transporte e conservação de vinhos (Jordão et
al., 2006). Existem alusões ao transporte de vinho em vasilhas de madeira no ano de 41
a.c., altura em que se julga ter havido um considerável desenvolvimento da actividade
de fabrico de vasilhas. Pensa-se que as técnicas de tanoaria foram introduzidas na
Península Ibérica pelos celtas no século VI a.c. (Canas e Caldeira, 2009).
No domínio da vitivinicultura, cedo se reconheceu a influência da madeira na
qualidade dos vinhos (Ribéreau-Gayon et al., 1976; Monties, 1987; Dubois, 1989;
Moutounet et al., 1999), e este aspecto foi decisivo para a reconquista da importância e
para a evolução da actividade de tanoaria no fabrico de vasilhas destinadas inicialmente
ao transporte, e mais tarde à conservação e ao envelhecimento de vinhos (Togores,
2003).
Com o passar do tempo, e paralelamente a todo o desenvolvimento e progresso
da nossa cultura, o aparecimento e aperfeiçoamento de novas tecnologias enológicas,
fez com que a qualidade final do produto fosse cada vez mais enaltecida pelos
consumidores. É notável o crescente interesse pelo uso de madeiras, quer na sua
utilização em tonéis de fermentação e envelhecimento, quer na forma de alternativos
como as aparas, aduelas e dominós.
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No que respeita ao envelhecimento de vinhos, os trabalhos realizados nas
últimas décadas têm confirmado o papel determinante da madeira utilizada nas
características sensoriais das bebidas envelhecidas (Jaarsveld et al., 2008 a e b). Os
mesmos estudos têm evidenciado, para além da enorme variabilidade anatómico-
estrutural e química das madeiras, uma importante influência de outros factores tais
como a espécie botânica e a origem geográfica, assim como das operações de tanoaria
(secagem e tratamentos térmicos) nas características físico-químicas da madeira, o que
tem revelado importantes repercussões na qualidade das bebidas alcoólicas envelhecidas
(Natali et al., 2006).
A investigação científica tem sido centrada, fundamentalmente, nas espécies de
carvalho provenientes de França (Q. robur e Q. sessiliflora) e dos Estados-Unidos (Q.
alba), existindo um menor conhecimento relativo às madeiras de outras proveniências
ou a madeiras de outras espécies. Embora existam indicações antigas sobre a utilização
de outras madeiras, como é o caso da acácia, da cerejeira e do castanheiro, os estudos
sobre estas têm sido bastante limitados ou mesmo inexistentes. Contudo, ultimamente
têm surgido alguns estudos que procuram avaliar a composição e propriedades
enológicas das madeiras de castanheiro, tendo mesmo alguns ensaios mostrado que esta
pode ser uma boa alternativa às madeiras de carvalho (Belchior et al., 2001; Caldeira et
al., 2005; Caldeira et al., 2006; Flamini et al., 2007; De Rosso et al., 2008; De Rosso et
al., 2009; De Simóm et al., 2009b).
Actualmente, a utilização de fragmentos de madeira de carvalho e de castanheiro
na elaboração de vinhos foi regulamentada em 2005 pela Organisation Internationale de
la Vinge et du Vin (OIV) através da Resolution Oeno 3/2005, a qual foi posteriormente
transposta para a regulamentação comunitária pelo regulamento (CE) nº1507/2006.
Assim, torna-se imperativo, estudar outras espécies botânicas que apenas foram
abandonadas pela sua falta de características adequadas para a tanoaria, mas que na
forma de alternativos poderão vir a tornar-se importantes no envelhecimento de vinhos
uma vez que possibilitariam a obtenção de vinhos com características diferenciadas.
Assim, o objectivo principal deste trabalho é a determinação da composição
volátil de diversas espécies botânicas, tais como o Carvalho Nacional, a Cerejeira, a
Acácia e o Castanheiro Nacional, sob a forma de aparas sujeitas a um grau de tosta
médio e sem tosta, com o intuito de avaliar o seu potencial interesse para fins
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enológicos. É de salientar que, embora a madeira de carvalho tenha sido extensivamente
estudada, este trabalho contemplará o estudo da sua composição volátil uma vez que se
pretende efectuar neste trabalho um estudo comparativo da constituição volátil de
diversas espécies botânicas.
2. Revisão Bibliográfica
2.1. A Madeira em Enologia
2.1.1.A origem da sua utilização
A origem do envelhecimento dos vinhos coincide com a necessidade do seu
transporte desde as zonas de produção até aos pontos de consumo. O primeiro
testemunho que corrobora este facto encontra-se no III milénio a.c., na Mesopotâmia
onde não existiam vinhas, e o vinho como produto de luxo importava-se das
“montanhas”, isto é da zona norte-noroeste: Siria e Arménia (Togores, 2003).
O vinho viajava das zonas de produção até ao sul em ânforas de barro cozido de
aproximadamente 10 litros de capacidade sendo transportado mediante caravanas ou por
via fluvial. Ao longo de toda a história houve uma notável evolução destes recipientes,
contudo eram bastante frágeis, uma vez que estavam sujeitos a grandes e atribuladas
viagens ao longo do seu transporte, pelo que, foram introduzidos recipientes fabricados
em couro curtido e impermeabilizado com resinas de grande ductilidade e resistência ao
transporte. Contudo, estas matérias conferiam ao vinho aromas e sabores desagradáveis
que empobreciam as suas características organolépticas (Johnson e Piereck, 2009).
Nos países do norte, os depósitos de grande volume onde se elaboravam e
armazenavam os vinhos, eram construídos em madeira, visto tratar-se de um material
abundante na região e que podia ser trabalhado com relativa facilidade (McGovern et
al., 1996).
Após a queda do Império Romano e, passados muitos anos, surge novamente o
apreço e gosto pelo vinho. O seu transporte continuou a ser feito em recipientes de
madeira, sobretudo em vasilhas de carvalho, devido à disponibilidade desta espécie
botânica nas regiões produtoras de vinho, aliada ao facto de apresentar uma baixa
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permeabilidade, elevada dureza e resistência. Para além do carvalho eram também
utilizadas madeiras de cerejeira e castanheiro no fabrico dos recipientes (Togores,
2003). Assim, inevitavelmente, durante o transporte/armazenamento os vinhos
permaneciam em contacto com a madeira durante períodos de tempo relativamente
longos estando sujeitos a processos de oxidação (Johnson e Piereck, 2009). Com o
passar do tempo, os consumidores foram-se acostumando aos vinhos transportados
nestas condições uma vez que estes adquiriam propriedades organolépticas
diferenciadas.
Actualmente os vinhos que são sujeitos ao contacto mais ou menos prolongado
com madeira, nas diversas técnicas enológicas, são cotados de uma qualidade superior,
ao aportarem características únicas, tanto ao nível do aroma como do sabor. Hoje em
dia, a madeira é quase vista como mais um “ingrediente” a adicionar durante o processo
de produção do vinho. A madeira poderá, então, ter-se tornado uma “moda” (Belchior
et al., 2001), que já mudou o perfil dos vinhos e até o gosto dos consumidores.
2.1.2. Maturação e envelhecimento de vinhos
Durante o processo de envelhecimento em madeira, o vinho sofre uma série de
transformações profundas que originam importantes modificações na vivacidade e
intensidade da cor, na sua estrutura e adstringência, e ainda na sua composição volátil.
Para além das modificações ao nível das características sensoriais, o envelhecimento
confere limpidez e estabilidade ao vinho (Garde-Cerdám e Ancín-Azpilicueta, 2006).
Ao envelhecerem, os vinhos tintos sofrem primeiramente alterações na sua cor,
esta perde intensidade e vivacidade, a coloração púrpura ou violácea passa
progressivamente para um vermelho menos profundo, cada vez mais alaranjado, diz-se
portanto que o vinho adquire cor de vermelho tijolo ou telha. Durante este processo, o
bouquet intensifica-se e o gosto modifica-se, aumentando a sensação de volume e
diminuindo a adstringência. O aroma do vinho novo altera-se e o bouquet torna-se mais
intenso, fino e agradável (Peynaud, 1993).
O desenvolvimento do bouquet depende da presença de substâncias
particularmente volátil, da diminuição do potencial redox, que se prolonga depois do
desaparecimento do oxigénio. O potencial limite de oxidação-redução alcançado deriva
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da natureza do vinho e da estanquicidade do recipiente de conservação, assim como da
sua temperatura (Benavent e Cano, 2003).
Nos vinhos brancos, a coloração escurece, passando de amarelo pálido para tons
dourados. Os aromas primários, isto é, varietais e frescos perdem-se e as características
organolépticas modificam-se consideravelmente (Peynaud, 1993).
De um modo geral, as transformações globais que se produzem durante a
maturação e envelhecimento do vinho podem ser decompostas num certo número de
fenómenos, tais como: entrada de oxigénio pelos poros da madeira (Mosedale e Puech,
1998); modificações nos compostos polifenólicos, nomeadamente, reacções de
polimerização de antocianas e taninos, degradação de antocianas, desaparecimento de
taninos pouco condensados e formação de outros de elevado peso molecular; melhoria
organoléptica devido a modificações do aroma por evolução dos aromas primários e
secundários, e aporte de compostos voláteis e polissacáridos provenientes da madeira;
possível aumento da acidez volátil pelo ácido acético existente na madeira; e ainda a
estabilização do vinho por precipitação de matéria coloidal, proteínas, sais tartáricos e
matéria corante entre outros (Benavent e Cano, 2003).
Durante a maturação em madeira é notório o aporte de compostos fenólicos,
aromáticos e polissacáridos provenientes da madeira. A extracção destes compostos é
superior quanto mais nova é a barrica (madeira) e maioritariamente durante os primeiros
meses de contacto desta com o vinho. Estes compostos contribuem para a estabilidade e
complexidade do aroma (Benavent e Cano, 2003; Jordão et al., 2006).
2.2. Estrutura e propriedades físicas da madeira
Genericamente, a madeira é um material heterogéneo, anisótropo e higroscópico
proveniente do tronco, ramos e raízes das árvores. Uma secção transversal de um tronco
ou dos ramos, ilustrada na figura 1, apresenta da periferia para o interior uma série de
zonas perfeitamente diferenciadas, das quais se destacam as seguintes estruturas: a casca
exterior ou suber (E) que constitui a casca morta ou ritidoma e protege a madeira das
condições adversas do clima, assim como das agressões mecânicas (Togores, 2003); a
casca interior ou tecido vivo (D), que realiza funções condutoras da seiva elaborada
desde as folhas até às restantes partes da planta, também conhecida como liber ou
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floema (Citron, 2005); o lenho ou xilema (C), tecido secundário, constituinte
fundamental das árvores, formado por células arquitectonicamente organizadas e
harmonizadas, de modo a desempenharem as funções vitais de transporte, suporte e
reserva (Citron, 2005); e ainda a medula (A), que se localiza no centro e é formada por
tecido parenquimatoso primário,
originário do primeiro ano de
crescimento da árvore (Togores,
2003).
Entre as camadas E e D,
encontra-se o câmbio suberoso ou
felogene, que ocasiona o crescimento
em espessura da madeira, produzindo
a casca para o exterior e a madeira
para o interior do tronco, sendo
unicamente activa quando as
condições climáticas são favoráveis, o
que acontece na primavera e no verão nas zonas temperadas. O câmbio libero-lenhoso
ou câmbio vascular, isto é, o meristema secundário que garante o engrossamento do
tronco, diferenciando xilema para o interior e floema para o exterior, localiza-se entre as
camadas D e C (Togores, 2003).
Para além das estruturas acima enumeradas, existem outros elementos
anatómicos numa secção de tronco, nomeadamente os anéis de crescimento situados de
forma concêntrica, os raios lenhosos dispostos no sentido radial e os possíveis módulos
de madeira (Togores, 2003).
O lenho é constituído por anéis de crescimento, que resultam da actividade
sazonal do câmbio, e cujo número é indicador da idade da madeira. Sendo as espécies
usadas em tanoaria cultivadas em zonas temperadas, em cada anel de crescimento é
possível distinguir duas camadas: uma correspondente à formação de Primavera e outra
à de final de Verão ou Outono (Citron, 2005). A madeira de verão é mais resistente,
pelo que é menos permeável que a da primavera, sendo portanto a madeira mais pesada
e menos porosa quando o ano de crescimento é longo. Contudo, a madeira também será
menos aromática e com maior riqueza de extractos e polifenóis (Togores, 2003).
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Nas árvores adultas, a zona mais periférica do lenho é constituída por vários
anéis de crescimento, fisiologicamente activos, conduzindo a seiva bruta ascendente, e é
designada por borne ou alburno (C). A partir de certa idade começa a ser possível
distinguir o cerne, durame ou coração (B), localizado mais interiormente e, que
corresponde, ao cilindro de xilema fisiologicamente inactivo (Citron, 2005).
A formação do durame resulta do fenómeno de duramização que se traduz num
conjunto de lentas e progressivas modificações anatómicas, físicas e químicas ocorridas
nas camadas mais antigas, as mais interiores, do borne (Togores, 2003).
Do ponto de vista tecnológico, as alterações associadas à duramização são de
importância capital, visto que se encontram na origem das propriedades físicas e
mecânicas, e ainda de características químicas directamente envolvidas na aptidão da
madeira para tanoaria, nomeadamente, bom isolamento térmico, fácil fendimento,
suficiente dureza e durabilidade, boa flexibilidade, porosidade ligeira e composição
química adequada (Keller, 1987; Feuillat e Keller, 1997). Deste modo pode afirmar-se
que o durame ou cerne é por excelência a madeira mais indicada para o uso em tanoaria.
Quanto aos aspectos estruturais, as madeiras costumam classificar-se quanto ao
grão, em madeiras de grão grosseiro, médio e fino. Isto é, a madeira considera-se como
tendo grão fino quanto menor for o diâmetro dos vasos, no caso das folhosas (Citron,
2005).
Face ao exposto, é necessário ter presente que existe uma grande variabilidade
associada à madeira. Para além da variabilidade entre espécies diferentes, existe ainda
uma grande variabilidade entre os indivíduos da mesma espécie, o que se reflecte
significativamente ao nível da composição química da madeira pelo que, este aspecto,
será abordado em seguida neste trabalho.
2.3. Composição química da madeira
A composição química da madeira não pode ser definida com precisão para uma
determinada espécie de árvore ou, até mesmo, para uma mesma árvore. Esta varia com a
parte da árvore (raiz, caule, ou ramo), tipo de madeira, localização geográfica, clima, e
condições do solo (Sarni et al., 1990). A compilação de vários dados analíticos obtidos,
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ao longo dos anos, por diversos laboratórios que se dedicam a esta área de investigação
têm permitido estabelecer valores médios para a composição química de diversos tipos
de madeira.
Na figura 2 apresenta-se um esquema da composição química da madeira que é
usada em tanoaria.
Figura 2 - Composição química da madeira, adaptado de Mosedale et al., (1998).
As madeiras possuem dois principais componentes químicos: a lenhina (18-
35%) e os hidratos de carbono (65-75%), ambos são materiais poliméricos complexos.
Também se encontram presentes na madeira (geralmente 4-10%), pequenas quantidades
de outros materiais, principalmente na forma de extraíveis orgânicos e minerais
inorgânicos (cinzas) (Jaarsveld et al., 2008a; Alañón et al., 2010). No geral, a madeira
tem uma composição elementar de cerca de 50% de carbono, 6% de hidrogénio, 44% de
oxigénio, e vestígios de diversos iões metálicos (Pettersen, 1984).
Os compostos de massa molecular elevada são fundamentalmente constituídos
por polissacarídeos (são hidratos de carbono que, por hidrólise, originam uma grande
quantidade de monossacarídeos), tais como a celulose e as hemiceluloses, a lenhina
(Jaarsveld et al., 2008a) e ainda por outros polímeros quantitativamente pouco
importantes, como é o caso das proteínas (Pettersen, 1984).
A celulose representa cerca de 45% do peso seco da madeira e é o principal
componente da parede celular das madeiras. Em termos químicos, a celulose é um
polímero homogéneo e linear, cuja unidade base é um dímero de glucose (Pettersen,
1984; Haluk e Irmouli, 1997). A celulose apresenta uma estrutura com zonas cristalinas
e zonas amorfas, formando microfibras rígidas, em virtude de se formarem ligações, por
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pontes de hidrogénio, dentro da mesma cadeia ou entre cadeias diferentes (Biermann,
1987). O número de unidades de açúcar existentes numa cadeia molecular é referido
como o grau de polimerização, o qual pode ser muito variável (Garde-Cerdán e Ancín-
Azpilicueta, 2006).
As hemiceluloses representam cerca de 20-30% da matéria seca, são misturas de
polissacarídeos de composição heterogénea, e de estruturas mais ou menos ramificadas,
que fazem parte da estrutura das paredes celulares da madeira (Pettersen, 1984; Haluk e
Irmouli, 1997). Estes compostos são sintetizados na madeira quase que inteiramente a
partir da glucose, manose, galactose, xilose, arabinose, e resíduos de ácido
galacturónico (Mosedale e Puech, 1998). Geralmente, as hemiceluloses apresentam um
peso molecular muito menor que a celulose, estão intimamente associadas com esta, e
parecem contribuir para a componente estrutural da planta (Jaarsveld et al., 2008a). Por
vezes as hemiceluloses estão presentes de forma anormal, em grandes quantidades
quando a planta está sob stress, por exemplo, a madeira de compressão tem um teor de
galactose superior ao normal, assim como um maior teor de lenhina (Pettersen, 1984).
Os resíduos de xilose contêm frequentemente o grupo acetilo, o qual é
facilmente hidrolisado, originando ácido acético, o que explica a natureza ligeiramente
ácida da madeira do cerne (Fengel e Wegener, 1989). Uma percentagem mais pequena
das hemiceluloses é constituída por glucomananas (Fengel e Wegener, 1989; Haluk e
Irmouli, 1997).
A lenhina é uma substância fenólica constituída por uma série irregular de
diversas ligações hidroxi- e metoxi- substituídos por unidades fenilpropano. O tipo de
lenhinas é variável entre os vários tipos de plantas, sendo a lenhina de carvalho, tal
como as de outras angiospérmicas, constituída principalmente por unidades siringilo e
guaiacilo e, em menor proporção, por unidades fenilo, unidades estas derivadas dos
álcoois p-cumarílico, coniferílico, e sinapílico, considerados os precursores da
biossíntese das lenhinas nas plantas (Pettersen, 1984). Morfologicamente, trata-se de
uma substância termoplástica, amorfa e isotrópica, que interpenetra as fibras de
celulose. Trabalhos realizados nas duas últimas décadas (Monties, 1987; Haluk e
Irmouli, 1997), apontam para a existência de diversos tipos de lenhina na madeira de
carvalho, em função da solubilidade específica: lenhinas extraíveis e lenhinas insolúveis
ou lenhinas de Klason (Canas e Caldeira, 2009).
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Os compostos extraíveis representam cerca de 10 % da composição da matéria
seca e apresentam uma grande influência nas propriedades e qualidades tecnológicas da
madeira. Estes compostos podem ser derivados dos biopolímeros de massa molecular
elevada ou ser depostos pela seiva, sem participar na estrutura da parede celular
(Pettersen, 1984).
As três principais classes de polímeros (celulose, hemicelulose e lignina) são
insolúveis e não afectam directamente o sabor transmitido aos vinhos. A sua degradação
e as mudanças de composição resultantes da aplicação de calor durante os tratamentos
térmicos a que a madeira é sujeita, originam a degradação destes polímeros e a
formação de diferentes compostos de baixo peso molecular (Litchev, 1989; Pocock et
al., 1994; Conner et al., 1999; Pérez-Coello et al., 1999; Puech et al., 1999 citados por
Jaarsveld et al., 2008a), que podem passar para os vinhos conferindo-lhes sabores e
aromas característicos.
O extenso conjunto de compostos orgânicos da madeira integra ainda ácidos
gordos, álcoois, glúcidos, compostos terpénicos, norisoprenóides, carotenóides,
esteróides e lactonas (Benavent e Cano, 2003). Para além destes, os compostos
fenólicos representam uma importante classe de compostos pois influenciam, de forma
muito significativa, algumas das propriedades mais importantes da madeira que
condicionam a sua apetência para a tanoaria, bem como as características organolépticas
e físico-químicas dos produtos que contactam com a madeira. Alguns investigadores
relataram que a fracção fenólica pode afectar a composição e a volatilidade de alguns
compostos aromáticos (Dufour e Bayonove, 1999; Escalona et al., 2002 citados por
Jordão et al., 2008).
De um modo geral é possível afirmar que os compostos voláteis encontrados em
madeiras de carvalho por diferentes autores variam de acordo com o método de
extracção, o solvente utilizado e o método analítico.
Na bibliografia encontram-se descritos, como os principais constituintes das
madeiras, as seguintes classes de compostos voláteis: fenóis voláteis, tais como o
guaiacol e o eugenol (Pérez-Coelho et al., 1998; Cadahía et al., 2003; Jordão et al.,
2006; Jaarsveld et al., 2008a; De Rosso et al., 2009; Kozlovic et al., 2010); aldeídos
fenólicos, nomeadamente, a vanilina e o siringaldeído (Pérez-Coelho et al., 1998;
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Jordão et al., 2006; Jaarsveld et al., 2008a; De Rosso et al., 2009; Kozlovic et al.,
2010); wiskhy lactonas, fundamentalmente os isómeros cis e trans de -β-metil-γ-
octalactona (Jaarsveld et al., 2008a; De Simóm et al., 2009a) assim como os aldeídos
furânicos (furfural e seus derivados) (Jordão et al., 2006; Natali et al., 2006; Jaarsveld
et al., 2008a; De Simóm et al., 2009a).
Dos compostos acima enumerados, apenas alguns deles estão originalmente
presentes na madeira em quantidades significativas, nomeadamente o eugenol (Cadahía
et al., 2007 citado por De Simóm et al., 2009b), e alguns aldeídos fenólicos, tais como a
vanilina (Pérez-Coelho et al., 1998; Jordão et al., 2006; Jaarsveld et al., 2008a), a
maioria destes compostos são intensificados durante o processamento da madeira,
especialmente no processo de queima (Masson et al., 1995; De Simón et al., 1996;
Mosedal e Puech, 1998; Doussot et al., 2002; Jordão et al., 2006; Jaarsveld et al.,
2008a).
2.3.1. Factores que influenciam a composição química das madeiras
A madeira apresenta uma composição muito variável, do ponto de vista
quantitativo e qualitativo, dependendo esta da origem geográfica, da espécie botânica
(variabilidade interespecífica), da árvore, da idade da madeira, clima e solo
(variabilidade intraespecífica) (Garde-Cerdán et al., 2006; Prida e Puech, 2006; De
Rosso et al., 2009; Koussissi et al., 2009). O conhecimento dos factores que controlam
a expressão de tal variabilidade é fundamental para os técnicos de tanoaria, enologia,
entre outros, por forma, a optimizar a exploração da madeira e tornar possível a previsão
dos seus efeitos no envelhecimento dos vinhos (Pérez-Coelho et al., 1998; Jordão et al.,
2006; Natali et al., 2006; Vichi et al., 2007; Koussissi et al., 2009).
Para além dos factores anteriormente citados, a composição da madeira é
bastante volúvel, variando de acordo com as técnicas de tanoaria, particularmente pelo
tipo de secagem (natural ou artificial) (Jaarsveld et al., 2008c; e Sefton, Francis,
Pocock, e Williams, 1993 citados por Kozlovic et al., 2010) e do grau de tosta
(Jaarsveld et al., 2008c, e Chatonnet, Boidron, e Pons, 1989, Hale et al, 1999 citados
por Kozlovic et al., 2010).
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No caso específico da tecnologia de fabrico de barricas, após a obtenção das
aduelas, estas estão fortemente hidratadas (40-60% de humidade relativa), pelo que é
necessário proceder à sua secagem (Taransaud, 1976). Durante a secagem, a madeira
sofre enormes variações nas características químicas, físicas e mecânicas, onde também
poderão ainda intervir aspectos biológicos, tratando-se portanto de um processo
complexo de maturação (Garde-Cerdán et al., 2006).
O tratamento térmico, para além da simples necessidade da vergatura das
aduelas, provoca alterações da estrutura e da composição química das madeiras, e por
consequência da composição química dos vinhos (Pérez-Coelho et al., 1998; Vichi et
al., 2007; Canas e Caldeira, 2009).
Estas modificações, qualitativas e quantitativas, dependem da intensidade e da
duração da “queima” realizada. O tratamento térmico tradicional é constituído por um
período inicial de vergatura, recorrendo-se a uma fogueira de lenha de carvalho, com
humedecimentos superficiais no interior e no exterior, seguido de um segundo período,
a queima, com tempo e temperatura variável em função do nível ou grau desejado
(Garde-Cerdán et al., 2006).
Neste trabalho, as aparas de madeira em estudo, pertencem a quatro espécies
botânicas diferentes e apresentam dois níveis de tosta (não tostado e tosta média). Sendo
a espécie botânica e o nível de queima, dois dos mais importantes factores que
condicionam a composição química das madeiras dedicar-lhes-ei particular atenção
neste trabalho.
2.3.1.1. Queima
Uma prática comum usada em tanoaria e, considerada como o passo tecnológico
mais importante, é o processo de queima da madeira, como ilustrado na figura 3. No
caso das aparas, a queima é efectuada em “torradores” mas o efeito da temperatura é
considerado idêntico.
Em todo este procedimento, o aumento da temperatura provoca uma alteração na
estrutura física, que é crucial para facilitar a criação das aduelas (Alañón et al., 2010).
No entanto, o aspecto mais marcante é a modificação da composição química da
13
madeira, originada pela degradação térmica dos polímeros que a constituem. (Kozlovic
et al., 2010).
Devido à alta temperatura atingida durante o processo de tosta, as ligações
químicas entre os polímeros são quebradas e a hemicelulose e a lenhina, em particular,
são degradadas uma vez que são menos estruturadas do que a celulose (Jordão et al.,
2006). A sua degradação dá origem a um grande número de novos compostos que
desempenham um papel importantíssimo no desenvolvimento do aroma do vinho
(Koussissi et al., 2009).
Figura 3 - Processo de queima da madeira (Fonte: trefethenfamilyvineyards).
A variabilidade de temperatura durante a tosta é alta, devido à variação na
intensidade do fogo e do movimento de convecção do ar. A consequência é que, apesar
de as madeiras serem descritas como tendo o mesmo nível de tosta, isso não é
totalmente correcto uma vez que pode haver variações consideravelmente elevadas.
Consequentemente, não existe uma definição universal de níveis de tosta, quer sejam
físicos ou químicos (Matricardi e Waterhouse, 1999 citados por Jaarsveld et al., 2008c).
Na bibliografia não se encontram referidos valores de temperaturas e tempos de
queima específicos para cada nível de tosta. Este binómio tempo-temperatura, a que as
madeiras são sujeitas, é bastante variável originando, portanto, variações significativas
na quantidade de compostos extraíveis das madeiras.
14
O grau de tosta aplicado nas madeiras afecta fortemente o corpo, sabor e aroma
das bebidas envelhecidas. Concretamente, uma forte intensidade de tosta pode conduzir
ao aparecimento de notas “queimadas”, as quais são consideradas como desagradáveis
para os consumidores (Vichi et al., 2007). Deste modo, a monitorização das variações
(incremento/diminuição) na concentração de certos compostos voláteis, tais como o
furfural, a vanilina e o guaiacol, tem sido utilizada para determinar e controlar o grau de
tosta das madeiras (Chatonnet, 1999).
De um modo geral, o aumento do grau de tosta provoca uma diminuição dos
aromas de coco, sendo ainda notório o incremento das notas de “torrado”, de especiarias
e de fumo. As notas de baunilha também se intensificam com o incremento do grau de
tosta, mas diminuem quando se atinge um grau de tosta demasiado elevado (Marín,
2005).
A queima afecta profundamente a quantidade e a qualidade dos compostos
voláteis potencialmente extraíveis da madeira (Natali et al., 2006). Em particular, a
degradação dos lipídos gera cis e trans wiskhy lactonas, os quais são caracterizados por
possuírem um carácter lenhoso e de coco (McCafferty et al., 1999 citados por Natali et
al., 2006). No entanto, as suas concentrações aumentam consideravelmente durante a
secagem da madeira e a sua formação também pode ocorrer durante o processo de
queima através da desidratação dos lipídos precursores de 2-metil-3-(3,4-dihidroxi-5-
metoxibenzo)-ácido octanóico presente na madeira de carvalho (Cerdán et al., 2002
citados por Jaarsveld et al., 2008a). O precursor de whisky lactonas não é estável e a
hidrólise destes compostos durante a secagem natural da madeira origina o isómero cis,
que é quatro vezes mais odorífero que a forma trans (Chatonnet, 1999).
Segundo Alañon et al., (2010), durante o processo de tosta, a degradação térmica
dos hidratos de carbono, da celulose e da hemicelulose produz hexoses, pentoses e
polissacarídeos de cadeia curta. Trabalhos anteriores estudaram os compostos voláteis
derivados de hidratos de carbono tais como o furfural, o 5-metilfurfural, o 5-
hidroximetilfurfural (5-HMF) e o álcool furfurílico (Nishimura et al., 1983; Chatonnet e
Dubourdieu, 1998).
Durante o processo de queima, outras substâncias voláteis, também são
formadas como resultado da interacção entre os açúcares e aminoácidos, conhecida
15
como reacção de Maillard. Estes incluem, 2-hidroxi-3-metil-2-ciclopenteno-1-ona
(cicloteno), 3-hidroxi-2-metil-4H-pirano-4-ona (maltol), 2,3-dihidro-3, 5-diidroxi -6-
metil-4H-pirano-4-ona (DDMP), 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H)-furanona (furaneol) e 2,3-
dihidro-5-hidroxi-6-metil-4H-pirano-4-ona (dihidromaltol) (Cutzach et al., 1997 e
Chatonnet e Henry, 1997 citados por Alañon et al., 2010). Além destes compostos, o 2-
furaldeído e os seus derivados (5-metoxi-2-furaldeído e 5-metil-2-furaldeído), também
têm sido descritos como produtos da degradação de açúcares durante o processo de
queima das madeiras (Alañon et al., 2010).
A termodegradação das lenhinas conduz ao aparecimento de vários fenóis
voláteis, que derivam das unidades guaiacilo e siringilo. Para além destes, a degradação
térmica da lenhina origina fenilcetonas, aldeídos e ácidos fenólicos que contribuem para
o aroma com notas de fumo e baunilha, respectivamente (Natali et al., 2006; Vichi et
al., 2007). Acompanhando a evolução da temperatura, observam-se diferentes
evoluções destes compostos. Assim, numa primeira fase, até aos 120ºC, verifica-se a
formação de aldeídos, enquanto que, a presença de ácidos foi observada a temperaturas
superiores a 160ºC. Numa segunda fase, em função da temperatura e do tempo, observa-
se uma descida progressiva destes compostos. Estes dados traduzem o fenómeno de
formação e posterior termólise dos aldeídos e dos ácidos (Maga, 1985).
2.3.1.2. Espécies botânicas
As árvores produtoras de madeira com interesse para a tanoaria pertencem à
Divisão Angiospermae, Classe Dicotyledones, Ordem Fagales e Família Fagaceae,
sendo vulgarmente designadas por folhosas (Canas e Caldeira, 2009).
A madeira tem sido usada desde longa data para o envelhecimento de várias
bebidas alcoólicas, sendo a madeira de carvalho a mais utilizada no envelhecimento de
aguardentes e vinhos.
Os carvalhos enquadram-se no Género Quercus, representado por mais de 250
espécies de árvores que crescem na sua maioria nas regiões temperadas, tropicais e
subtropicais do hemisfério Norte (Benavente e cano, 2003). As espécies de carvalho
distribuem-se por quatro subgéneros: Sclerophyllodrys, Cerris, Quercus e
Erytrobalanus, contudo as espécies utilizadas em tanoaria pertençam apenas ao
16
Subgénero Quercus: Q. robur L., Q. pyrenaica Willd., Q. faginea Lam., Q. sessiliflora
Salisb., Q. bicolor Willd., Q. stellata Wangenh., Q. lyrata Walt., e Q. alba L (Hidalgo,
2003).
De todas as espécies, as mais utilizadas para o fabrico de barricas e tonéis
surgem na Europa, nomeadamente as espécies Q. sessiliflora e, sobretudo, Q. robur,
que ocupam a maior área e constituem a mais importante fonte de madeira para tanoaria
(Canas et al., 1998; Benavent e Cano, 2003; Garde-Cerdán et al., 2006; Clímaco, 2008).
Actualmente, em Portugal existem apenas quatro espécies de carvalho com
interesse para tanoaria, que obedecem à seguinte distribuição (Carvalho, 1997, Paiva,
2001 citados por Jordão et al., 2006): a noroeste predomina o carvalho roble ou
alvarinho (Q. robur L.); a nordeste, em zonas mais continentais, domina o carvalho
negral ou pardo (Q. pyrenaica Willd.) (Jordão et al., 2006); no centro (Beiras e Trás-os-
Montes) predomina o pedamarro (Q. faginea Lam. Subsp. faginea), espécie endémica
da Península Ibérica; da Beira Litoral ao Algarve sobressai o carvalho cerquinho ou
português (Q. faginea Lam. Subsp. broteroi (Cout.) Samp.) (Canas e Caldeira, 2009).
A variabilidade entre as espécies de carvalho, e inclusivamente dentro de cada
uma delas, manifesta-se nos aspectos anatómicos, mecânicos, físicos e químicos, e
aporta efeitos diferentes durante o envelhecimento dos vinhos, de acordo com as
distintas propriedades da madeira utilizada.
A madeira de carvalho tem uma série de características que a torna ideal para o
uso enológico, são de destacar as suas boas propriedades mecânicas, indispensáveis para
a resistência das barricas e tonéis (Canas et al., 1999). A facilidade de corte por
fendilhamento e a aptidão que possuem para ser moldadas e dobradas de modo a dar
forma às barricas, constituem algumas das características mais relevantes. O facto de
serem bons isolantes térmicos permite que as temperaturas se mantenham baixas no
interior das barricas. Esta espécie possui uma ligeira porosidade favorável às
microoxidações e fenómenos físico-químicos que intervêm no envelhecimento dos
vinhos, embora insuficiente para permitir perdas de líquido (Togores, 2003). Por último,
confere aos líquidos com que está em contacto uma coloração e aromas particulares
devido às substâncias extraídas, fundamentalmente, os aldeídos fenólicos do tipo
17
benzóico (vanilina e siringaldeído) e, em pequenas quantidades, do tipo cinâmico
(coniferaldeído) (Togores, 2003; De Simón et al., 2009b).
Segundo vários autores, a madeira de carvalho é o material utilizado por
excelência para o fabrico de recipientes de madeira capazes de conter líquidos, neste
caso particular o vinho. No entanto, para além do carvalho, na bibliografia encontra-se
descrita a utilização de madeiras provenientes de variadas espécies, tais como: a acácia
(De Simón et al., 2009b; De Rosso et al., 2009; Kozlovic et al., 2010), o castanheiro, a
cerejeira (De Simón et al., 2009b; De Rosso et al., 2009), amoreira (De Simón et al.,
2009b) a faia, o freixo, a bétula, o álamo, o pinheiro e o abeto (Togores, 2003), entre
outras.
No passado, o castanheiro (Castanea sativa) foi amplamente utilizado na região
do Mediterrâneo devido à elevada disponibilidade e baixo custo. Esta madeira é
caracterizada por maior porosidade do que o carvalho (De Rosso et al., 2009), hoje em
dia caiu quase em desuso (Canas et al., 1999). O castanheiro pertence ao Género
Castanea e à espécie Castanea sativa Mill., que se desenvolve nas regiões temperadas
do hemisfério norte e que é única na Europa (Berrocal del Brio et al., 1998 citados por
Canas e Caldeira, 2009).
Um estudo recente, realizado na Estação Vitivinícola Nacional, por Canas et al.,
(2009), evidenciou o interesse do castanheiro, como madeira a utilizar no
envelhecimento, realçando a aceleração que induz no envelhecimento, devido
fundamentalmente às suas características químicas.
A β-metil-γ-octolactonas é frequentemente citada na literatura científica como
sendo um composto marcador do envelhecimento em madeira de carvalho pelo aroma a
coco (Günther e Mosandl, 1986). Em contrapartida, a presença deste composto na
madeira de castanheiro é praticamente nula (Clímaco, 1987). Assim, a utilização do
castanheiro para o envelhecimento de vinhos pode ser interessante do ponto de vista
enológico pois permitiria a obtenção de vinhos com características organolépticas
diferenciadas envolvendo custos mais reduzidos, uma vez que este tipo de madeira
apresenta um custo inferior ao do carvalho.
18
Segundo Canas et al., (1999), os compostos de baixo peso molecular extraíveis,
tais como os ácidos vanílico e siríngico, presentes na madeira de carvalho, foram
também identificados em madeira de castanheiro (De Simon et al., 1996). Os aldeídos
fenólicos, vanilina, siringaldeído, e sinapaldeído à excepção do coniferaldeído,
presentes na madeira de carvalho, também foram identificados nas madeiras de
castanheiro.
A cerejeira (Prunus avium) é o nome dado a várias espécies de árvores
originárias da Ásia, algumas frutíferas, outras produtoras de madeira nobre. Estas
árvores classificam-se no sub-gênero Cerasus incluído no gênero Prunus (Rosaceae).
Esta é caracterizada pela alta porosidade e permeabilidade ao oxigénio e é normalmente
usada para tempos curtos de envelhecimento (De Rosso et al., 2009).
Vários compostos aromáticos foram encontrados nos extractos de madeira de
cerejeira, embora em baixa abundância. No entanto, foi observada uma quantidade
elevada de trimetoxifenol. Estes extractos foram também caracterizados por possuírem
valores muito baixos de eugenol e de metoxieugenol (De Rosso et al., 2009).
O ensaio conduzido por De Simón et al., (2009), que analisou várias espécies de
madeiras (carvalho, castanheiro, cerejeira, acácia, freixo), permitiu concluir que na
madeira de cerejeira, os compostos mais abundantes foram o siringato de metil, o 3,4,5-
trimetoxifenol e o ácido benzóico, com uma abundância de salicilato de benzil e
vanilato de metilo, bem como de propiosiringona. Esta madeira apresenta ainda
concentrações muito baixas de aldeídos e fenilcetonas, vanilina e siringaldeído.
A acácia (Robinia pseudoacacia) é nativa do sudeste dos Estados Unidos, mas
tem sido amplamente plantada e naturalizada noutras regiões temperadas da América do
Norte, Europa, África do Sul e na Ásia, sendo também considerada uma espécie
invasora em algumas áreas. A sua madeira caracteriza-se pela dificuldade em moldar as
aduelas para o fabrico de barricas e pela baixa porosidade (Citron, 2005, De Rosso et
al., 2009).
Segundo o ensaio conduzido por Kozlovic et al., (2010) os barris de acácia são
menos "agressivos" do que os de carvalho, e os vinhos aportam características menos
marcadas a madeira. De acordo com este autor, o envelhecimento em barris de acácia
19
torna os vinhos mais suaves, de textura fina, realçando a doçura natural da fruta com um
carácter mais pronunciado a baunilha e picante. Os resultados deste estudo indicam que
o envelhecimento em barris de acácia influencia positivamente a qualidade dos vinhos,
e apontaram para um significativo aumento da concentração de furfural, 5-metilfurfural,
guaiacol e trans-isoeugenol (De Rosso et al., 2009).
Noutro estudo dirigido por De Simón et al., (2009), que analisou várias espécies
de madeiras (carvalho, castanheiro, cerejeira, acácia, freixo), observou-se que a madeira
de acácia não queimada era a mais pobre em compostos derivados da lenhina, dos
lipídos e dos hidratos de carbono, sendo o sinapaldeído o composto mais abundante,
seguido do álcool coníferílico, 2,4-dihidroxibenzaldeído, siringaldeído, coniferaldeído,
e, por fim, o 3,4,5-trimetoxifenol.
A amoreira (Morus alba e Morus nigra) é originária do sudoeste Asiático, a sua
madeira é macia e elástica, apresenta uma porosidade média, e é caracterizada por
possuir uma baixa libertação de compostos voláteis (Citron, 2005).
2.4. Interesse da madeira em Enologia
O uso de madeira durante os processos de fermentação e / ou envelhecimento de
vinhos é uma prática comum a todas as regiões produtoras de vinho. Como descrito
anteriormente, neste processo, o vinho sofre importantes mudanças no seu aroma, cor,
sabor e adstringência. A complexidade do aroma é realçada devido à extracção de
diversos compostos presentes na madeira, que são transferidos para o vinho durante o
processo de contacto entre este e a madeira.
Numa adega, a madeira surge de variadíssimas formas nos diferentes processos
de produção de vinho: a partir de balseiros de grandes dimensões, barricas e, nos
últimos anos, surgiram como alternativa as aparas, mais conhecidas por “chips”, que
aparecem no mercado sob variadas formas (pó, aparas, cubos, dominós, aduelas,
segmentos e bastões), pois as barricas são caras, têm uma vida útil reduzida e possuem
uma difícil higienização e são de difícil manuseamento, ocupando muito espaço na
adega (Natali et al., 2006; Jaarsveld et al., 2008a; De Simón et al., 2009). As
desvantagens associadas à utilização de barricas levaram ao desenvolvimento de
técnicas alternativas de envelhecimento de modo a tornar este processo menos
20
dispendioso, assegurando que a madeira liberte os seus compostos para o vinho
(Jaarsveld et al., 2008a; Rodríguez-Bencomo et al., 2008b; De Simón et al., 2009) e
acelerando o processo de maturação dos vinhos.
Para além do carvalho e das restantes espécies em cima descritas, existem
referências de diversas espécies florestais, como o Pinheiro bravo, o Eucalipto, o
Mogno e a Macacaúba (Nobre da Veiga, 1954 citado por Canas e Caldeira, 2009) que
eram utilizadas no fabrico de vasilhas para o transporte e a conservação de vinhos. Ao
longo do tempo, verificou-se que algumas madeiras não apresentavam as características
mais adequadas para os fins enológicos, o que conduziu ao seu gradual abandono. Por
exemplo, a reduzida porosidade da madeira de Acácia e a transmissão de aromas e
sabores estranhos aos vinhos pelas madeiras de Eucalipto e de Pinheiro bravo, são
apontadas como as principais razões para o fim da sua utilização.
Por sua vez, razões de ordem económica e a “moda” também contribuíram para
a alteração das espécies florestais usadas em tanoaria, provocando a exclusão quase
completa do castanheiro e o destaque da madeira de carvalho. (Flamini et al., 2007).
Actualmente, muitos autores consideram que apenas a madeira de carvalho apresenta
aptidões para a obtenção de vinhos de qualidade (Puech et al., 1990, Haluk e Irmouli,
1997). Alguns mencionam, inclusivamente, que as madeiras de Q. robur e de Q.
sessiliflora são particularmente aptas ou preferidas para este fim (Keller, 1987, Haluk e
Irmouli, 1997, Moutounet et al., 1989), devido às suas propriedades mecânicas e
características anatómicas e químicas apresentadas.
Nos últimos anos tem-se verificado um aumento considerável da procura de
carvalho americano, tanto nos países tradicionalmente vitícolas como nos novos países,
motivado pelo menor preço e pela mais rápida disponibilização, assim como pelo amplo
conhecimento das suas aptidões (Clímaco, 2008).
As madeiras de carvalho de origem francesa e americana foram, nas últimas
décadas, objecto de aprofundado estudo com vista à sua utilização em tanoaria, o que
conduziu ao reconhecimento das suas potencialidades para o envelhecimento de vinhos.
Já em relação às espécies de castanheiro e de carvalho, bem como de outras espécies
botânicas cultivadas em Portugal, assiste-se ainda a um sensível desconhecimento das
21
suas características químicas, bem como das suas potencialidades para o
envelhecimento.
Recentemente a OIV (Organisation Internationale de la Vigne et du Vin)
aprovou o uso de chips (Resolução Oeno 3 / 2005) e aduelas como alternativa para as
barricas, este facto abre uma enorme janela para o uso de outras espécies para além do
carvalho, que possuam propriedades pouco desejadas em tanoaria, neste sentido o
objectivo principal deste trabalho foi caracterizar as madeiras de carvalho, castanheiro,
cerejeira e acácia com base na sua composição volátil. Pretendeu-se também avaliar as
modificações na composição das madeiras provocadas pelos processos de queima,
realizados em tanoaria, com o intuito de avaliar o interesse e viabilidade enológica
destas espécies.
3. Material e métodos
3.1. Amostras, reagentes e padrões
As madeiras usadas neste ensaio foram amostras comerciais fornecidas pela
empresa Tonnellerie J.M.Gonçalves em sacos de aproximadamente 500g cada, de
Carvalho Nacional (Quercus robur), de origem portuguesa-Beiras (lote:P0331/11),
Castanheiro Nacional (Castanea sativa), de origem portuguesa-zona de Carrazeda de
Ansiães (lote:CASp03222/11), Cerejeira (Prunus cerasus), com origem no centro de
França (lote:CE0312/11) e Acácia (espécie desconhecida), também originária do centro
de França (lote:AC0300/11). Cada espécie foi estudada para diferentes níveis de tosta,
isto é, foram analisadas madeiras sem tosta e sujeitas a um nível de tosta médio.
Todas as madeiras estudadas sofreram o processo de secagem natural com
tempos de secagem de 25 meses para a cerejeira e acácia, 22 meses para o castanheiro e
32 meses para o carvalho. Relativamente às madeiras queimadas, no caso da tosta média
todas as espécies foram sujeitas a um processo de tosta de 2 horas a uma temperatura de
sensivelmente 200ºC.
No processo de extracção, foi utilizado o diclorometano para cromatografia,
como solvente de extracção, o qual foi fornecido pela Panreac (Montcado i Reixac
(Barcelona) Espanha) e o sulfato de sódio anidro (Na2SO4 (Chenische Fabrik Lehrte),
22
como agente exsicante. Neste processo foi ainda utilizada terra de diatomáceas
(DIONEX, ASE prep de Diatomaceous Earth), uma célula de inox de 10 mL e filtros de
celulose. O padrão interno utilizado foi o 3-octanol, fornecido por Extrasyntese
(GENAY France).
As amostras analisadas por GC-MS foram previamente filtradas utilizando
filtros de membranas (Pall Corporation, Nyloflo, Nylon Membrane Filter, 0,45µm, 13
mm; Máxico).
Na determinação dos índices de Kovat utilizou-se uma mistura de padrões de
alcanos (C7-C30), fornecida pela SUPELCO Analytical (Bellefonte USA).
3.2. Pré-preparação das amostras sólidas
Dado que as madeiras adquiridas encontravam-se na forma de “chips”, aparas,
houve a necessidade de as triturar com o intuído de reduzir ao máximo o seu tamanho
em pequenos fragmentes (pó), por
forma, a aumentar a superfície de
contacto com o solvente de extracção e,
assim, maximizar posteriormente o
processo de extracção. Para este fim as
madeiras foram trituradas com o auxílio
de um “moinho”, ficando com o
aspecto que mostra a figura 4.
Figura 4 - Aspecto das madeiras antes e após a sua
fragmentação.
3.3. Extracção dos compostos da madeira
A extracção sólido-liquido dos compostos voláteis das diferentes espécies
botânicas de madeiras (sem tosta e tosta média) foi realizada por PLE (Extracção com
Liquído Pressurizado- Pressurized Liquid Extraction) vulgarmente conhecido como
ASE (Accelarated Solvent Extraction), marca registada da Dionex que comercializou o
sistema denominado ASE 100.
23
Ao longo da bibliografia encontrada, o ASE tem sido proposto como um método
de extracção exaustivo bastante eficiente uma vez que permite extracções mais rápidas e
completas (Giergielewicz-Mozajska et al., 2001), e demonstra também ser um método
preciso, que possibilita a redução do volume de solvente e dos tempos de extracção,
sem degradação térmica dos compostos voláteis (Richter et al., 1996; Giergielewicz-
Mozajska et al., 2001).
Para cada espécie e tipo de tosta (tosta média e sem tosta) foram efectuadas 3
repetições o que perfez um total de 24 amostras.
De cada uma das amostras foram pesadas aproximadamente 3 g de madeira
previamente triturada, seguida de homogeneização com 1.5 g de terras de diatomáceas
e, a mistura resultante, foi colocada na célula de extracção (devidamente acondicionada
com filtros de celulose nas extremidades).
Após a preparação da célula, esta foi colocada no forno do equipamento
iniciando-se o processo de extracção, atendendo às seguintes condições: temperatura de
150 º C, pressão máxima de 1700 psi, utilizando diclorometano como solvente de
extracção. Após alguns ensaios, com vista à optimização do processo de extracção, foi
considerado que 3 ciclos estáticos de extracção com 7 minutos de duração cada, seriam
suficientes para extrair o maior número e quantidade de compostos, tendo sido estas as
condições de extracção utilizadas para cada amostra.
Após a extracção no ASE, o extracto (aproximadamente 30 mL) foi seco com
Na2SO4, adicionado 1 mL de uma solução de 3-octanol em diclorometano de
concentração 0,08mg/mL e, em seguida, a mistura resultante foi filtrada.
Posteriormente, procedeu-se à sua concentração no rotavapor (BUCHI Rotavapor R-
114) até se obter um volume de aproximadamente 2mL. A amostra obtida antes de ser
injectada no GS-MS foi previamente filtrada.
3.4. Análise GC-MS
Na cromatografia gasosa a amostra é vaporizada e injectada numa coluna
cromatografica e a amostra é transportada através da coluna com o auxílio de um gás
inerte (a fase móvel). Existem vários tipos de colunas que podem ser usadas em
24
cromatografia gasosa mas as mais usadas actualmente são as colunas capilares que usam
uma fase estacionária líquida que se encontra adsorvida a um sólido inerte.
A separação dos compostos é conseguida com a escolha correcta da temperatura
a que a coluna é submetida, existem separações que são conseguidas a temperatura
constante (isotérmicas), nestas separações as interacções entre a fase estacionária e o
analito é o factor mais importante para a separação. Geralmente este modo de separação
funciona para misturas de compostos com pontos de ebulição semelhantes mas com
características químicas ligeiramente diferentes que vão interactuar de forma diferente
com a fase estacionária.
Por vezes o método isotérmico não funciona, pois os componentes mais voláteis
são separados, os componentes menos voláteis demoram a eluir, saindo como picos mal
definidos, os componentes mais voláteis não são separados e os menos voláteis eluem
mais rapidamente. Assim, surge como alternativa o gradiente de temperaturas, visto
conseguir uma boa separação de compostos de amostras em menor tempo.
Os extractos foram analisados por cromatografia gasosa, utilizando um
cromatógrafo gasoso (Thermo Finnigan-Trace GC) equipado com um detector selectivo
de massas (Thermo Finnigan Polaris Q) e um injector automático. Para a análise dos
compostos assim como para a determinação dos índices de Kovat foram usadas duas
colunas capilares de diferentes polaridades: ZB-Wax 30 m, 0,25 mm de diâmetro e 0,25
µm de espessura de filme (Zebron Capillary GC column; Phenomenex USA) e Rtx-5
(Crossbond 5% diphenil – 95% dimetil polysiloxane) 30 m, 0,25 mm de diâmetro e 0,25
µm de espessura de filme (RESTEK, USA). Com base em trabalhos anteriores, a coluna
ZB-Wax foi usada neste trabalho para a quantificação dos compostos voláteis devido à
sua melhor selectividade para compostos polares (Mehran et al., 1991; Bartle e Myers,
2002).
As condições cromatográficas utilizadas foram as seguintes: o gás de arraste foi
o hélio com fluxo constante de 1,0 mL/min; o programa de gradiente térmico consistiu
nas seguintes etapas: a coluna foi mantida inicialmente a 40º C por um minuto e depois
foi aquecida a 4 ºC/min até atingir 100 ºC, em seguida, prosseguiu-se com um novo
aquecimento de 8 ºC/min até aos 250 ºC, onde se manteve 10 minutos; o volume de
amostra injectado foi 1,0 μL a uma temperatura de 250 ºC, no modo splitless.
25
A detecção por espectrometria de massa foi feita por impacto electrónico (EI) no
modo de varredura completa, utilizando uma energia de ionização de 70 eV, avaliando
uma gama m/z de 40-450 em ciclos de s-1
e a temperatura da linha de transferência foi
de 230ºC.
3.5. Identificação dos compostos voláteis
Os compostos foram identificados por comparação dos seus tempos de retenção
e dos espectros de massa com os existentes na literatura e na biblioteca de espectros de
massa (NIST e Wiley), como mostra a figura 5.
Figura 5 - Representação esquemática que ilustra a identificação de um composto através da biblioteca
de espectros de massa.
Finalmente, para todos os compostos detectados foram calculados os respectivos
índices de retenção lineares (Kovat), utilizando duas colunas capilares distintas (coluna
apolar Rtx-5 e polar ZB-Wax).
Em 1958, Kováts introduz o sistema de índices de retenção, que ficaria
conhecido pelo seu nome, e que se baseava também em séries de n-alcanos. Com este
sistema, Kováts elimina a extrapolação ao recorrer aos n-alcanos que eluem
imediatamente antes e depois do composto a ser investigado. Desta forma os pontos de
26
referência seriam fixos ao se atribuir a cada n-alcano um índice de retenção I (I=100n),
em que n corresponde ao número de carbonos do n-alcano (Barata, 2008).
Os índices de kovat foram então utilizados como forma de auxílio na
identificação dos compostos presentes nas nossas amostras, recorrendo-se para esta
determinação a uma mistura de padrões de alcanos (C7-C30). Por não variarem de
acordo com as condições cromatográficas, podem ser comparados com valores
tabelados e citados na literatura. Os índices de kovat foram determinados para cada
composto através da expressão abaixo apresentada, encontrando-se na tabela 1 os
valores determinados neste trabalho.
I.K= 100*[(n+(tr-trn-1))/(trn+1-trn-1)]
Onde:
n -- Nº de carbonos do n-alcano;
tr -- Tempo de retenção do composto em estudo;
trn-1 -- Tempo de retenção do carbono n-1;
trn+1 -- Tempo de retenção do carbono n+1;
3.6. Quantificação dos compostos detectados
As determinações quantitativas de todos os compostos identificados foram
realizadas pelo método do padrão interno, utilizando as áreas dos picos obtidos.
3.7. Análise estatística
Os teores totais em compostos do aroma das madeiras em estudo foram
submetidos a uma análise de variância (ANOVA), considerando dois factores de
variação: a espécie botânica e o nível de tosta. O teste de comparação de médias
utilizado foi o Tukey-Kramer Multiple-Comparison Test, para um nível de confiança de
95%. A análise foi efectuada com o programa NCSS 6.0 (Statistical & Power Analysis
Software, Kaysville, UT, USA).
27
4. Resultados e Discussão
4.1. Caracterização das aparas de madeira
Os trabalhos desenvolvidos por diversos grupos de investigação que se dedicam
ao estudo desta área do conhecimento, e sobre os quais incidiu a revisão bibliográfica
apresentada neste trabalho, contribuíram de forma significativa para um conhecimento
mais aprofundado da composição físico-química da madeira de carvalho, com particular
incidência nos carvalhos francês e americano. No que diz respeito a carvalhos de outras
proveniências, o número de trabalhos é mais restrito e no caso concreto dos carvalhos
portugueses a informação existente é igualmente limitada. No que se refere à incidência
da queima na composição de carvalhos portugueses, os primeiros trabalhos foram
publicados por Canas et al., (1998), Canas et al., (2000b), Canas, (2003), e Caldeira,
(2004).
Relativamente ao uso de outras madeiras no envelhecimento, embora existam
indicações antigas sobre a sua utilização, como é o caso da acácia, cerejeira e do
castanheiro, os estudos sobre estas madeiras têm sido respectivamente inexistentes ou
limitados. No que se refere ao uso do castanheiro o trabalho de Belchior et al., (1998)
evidenciou o potencial interesse desta madeira, dada a qualidade sensorial das
aguardentes obtidas.
4.1.1. Identificação dos compostos voláteis
Os compostos identificados em pelo menos uma das quatro espécies de madeira
em estudo, com níveis de tosta diferentes (sem tosta e tosta média), são apresentados na
tabela 1, tendo sido agrupados por classes de compostos. Na tabela são indicados os
tempos de retenção (tr), os índices de retenção linear (LRI) para duas colunas distintas,
os fragmentos (m/z) com a respectiva abundância relativa e ião molecular (a negrito) e,
ainda, as respectivas notas aromáticas para cada composto identificado.
28
Tabela 1 - Principais compostos voláteis identificados nas quatro madeiras analisadas.
Nome comum Nome IUPAC
Tr
(min)
Fragmentos
m/z
LRI
Coluna
apolar
LRI
Coluna
polar
Notas
Aromáticas
DERIVADOS DOS POLISSACÁRIDOS
Aldeidos furânicos
Furfural 2-Furancarboxaldehyde 15,07 95(100),
96(40)
(-)
834(a)
1458
1444(b)
Pão, amêndoa
doce (i),
ligeiramente
tostado,
caramelo (h)
5-Metilfurfural 5-Methyl-2-
furancarboxaldehyde 17,67
109(100),
110(70)
1068
965(a)
1563
1551(b)
Amêndoa,
caramelo(i),
picante,
tostado(h)
5-Hidroximeti-
furfural
5-Hydroxymethyl-2-
furancarboxaldehyde 30,23
97(100),
69(70),
126(20)
1353
1235(a)
2492
2466(b)
Inodoro(n)
Maltol 3-Hydroxy-2-methyl-4H-
pyran-4-one 23,98
126(100),
71(35)
1219
1111(a)
1950
1938(b)
Tostado(n)
Álcoois
Álcool furfurílico
(isómero) 2-Furanmethanol 19,43
97(100),
81(80),
98(70)
(-)
866(u)
1651
1669(t)
Fermento, açúcar
torrado(v)
Ácidos
Ácido acético Ethanoic acid 10,11 43(100),
45(15),
(-)
602(g)
1291
1464(f)
Vinagre(f)
Heterociclos azotados
Piridina Pyridine 6,84
79(100),
52(95),
51(90)
(-)
753(u)
1171
1193(t)
Cacau, amêndoa
torrada, pão
fresco(s)
DERIVADOS DA LENHINA E POLIFENÓIS
Fenóis voláteis
Eugenol 2-Methoxy-4-(prop-2-
enyl) phenol 28,58
164(100),
77(40),
103(40)
1465
1359(a)
2335
2139(b)
Cravo, mel(i)
picante, canela(h)
Guaiacol 2-Methoxyphenol 22,58
81(100),
109(80),
124(95)
1193
1089(a)
1849
1833(b)
Fumo, doce,
remédios (i)
29
4-Propilguaiacol
4-Propyl-2-
methoxyphenol 31,23
137(100),
166(30)
(-)
1461(a)
2589
2083(b)
Couro, animal(m)
Alilsiringol
(isómero)
2,6-dimetoxi-4-propen-2-
il-fenol 30,58
194(100),
91(70), 119
(50)
1713
1605(a)
2525
2511(b)
Picante, fumo(m)
Aldeidos fenólicos
Vanilina 4-Hydroxy-3-
methoxybenzaldehyde 30,80
151(100),
152(85)
1507
1399(a)
2555
2518(b)
Baunilha(i)
Benzaldeído Phenylmethanal 16,43
105(100),
77(65),
106(20)
(-)
962(a)
1507
1493(b)
Amêndoas
amargas(h)
Coniferaldeído 3-Methoxy-4-
hydroxycinnamaldehyde 37,08
178(100),
77(100)
1670
1747(a)
(-)
3096(b)
Baunilha,
madeira(n)
2,4-Dihidroxi –benzaldeído
(?)
Benzaldehyde, 2,4-
dihydroxy 37,11 137, 138
1570
-
(-)
-
-
Siringaldeído 4-Hydroxy-3,5-
dimethoxybenzaldehyde 34,54
182(100),
181(75)
1776
1643(a)
2935
2904(b)
Baunilha (i)
Esteres fenólicos
Homovanilato de
metilo(?)
4-Hydroxy-3-methoxy
benzeacetic acid, methyl
ester
39,38 137(100),
196(30)
(-)
1518(a)
(-)
2565(b)
Caramelo,
manteiga,
baunilha(i)
Fenilcetonas
Acetosiringona
2-(4-Hydroxy-3-
methoxyphenyl)-
acetaldehyde
35,05 181(100),
196(70)
(-)
1744(a)
2982
2953(b)
Frutado, doce(v)
Álcoois
Álcool
Coniferílico
4-(1-trans)-3-Hydroxy-
prop-1-enyl-2-
methoxyphenol
39,05
137(100),
180(65),
124(65)
1917
1745(a)
(-)
3213(b)
-
Álcool benzílico
Hydroxy methylbenzene 22,80
79(100),
77(65),
108(35)
(-)
-
1864
1879(p)
Doce, floral(m)
Álcool fenil
etílíco(?)
2-Phenylethanol 23,26
91(100),
92(55),
122(10)
(-)
1110(w)
1897
1931(w)
Doce, floral,
picante(v)
30
Ácidos
Ácido benzóico Benzenecarboxylic acid 29,72
105(100),
122(70),
77(65)
(-)
1310(u)
2442
-
Balsâmico(v)
DERIVADOS DOS LIPÍDOS
Lactonas
cis-β-Metil-γ-
octalactona
cis-4-Methyl-5-
butyldihydro-2(3H)-
furanone
22,91 40(100),
99(50)
(-)
1325(a)
1872
1928(b)
Doce, coco(j)
madeira (k,l)
Ácidos
Ácido propanóico Propanoic acid 17,42
73(100),
45(70),
74(30)
(-)
668(g)
1552
1547(3)
Fruta, floral(q)
Ácido butanóico Butanoic acid 18,86
41(100),
60(80),
55(60),
73(35),
(-)
827(g)
1620
1627(d)
Suor, queijo
desagradável(h)
Ácido
hexadecanóico Hexadecanoic acid 36,66
55(100),
43(90),
73(75),
60(40)
(-)
1984(x)
(-)
2820(d)
Óleo(v)
Aldeidos
2-Nonenal 2-Nonenal 16,77
41(100),
55(75),
140(5)
(-)
1142(y)
1522
1510(z)
Verde, seboso(v)
DERIVADOS DOS CAROTENÓIDES
Outros furânicos
1-(2-Furanil)-
etanona(?)
Ethanone, 1-(2-furanyl) 16,9
95(100),
110(20)
(-)
912(c)
1493
1483(c)
-
Outros
Tolueno Toluene 19,03
91(100),
92(40),
65(30)
1147
770(c)
1630
-
Caramelo,
fruta(v)
OUTROS
Acetato de 2-
metoxi-4-alilfenilo Acetate of 2-methoxy-4-
allylphenyl
26,53
164(100),
103(60),
165(5)
(-)
-
2154
-
-
31
Vinil benzoato Benzoic acid, vinyl ester 19,11
41(100),
148(5),
105(10)
(-)
-
1635
-
-
Ácido 2-furóico* 2-Furancarboxylic acid 23,91
112(50),
95(50)
(-)
1079(e)
1943
-
-
Ácido
homovanílico
Benzeneacetic acid, 4-
hydroxy-3-methoxy 34,91
137(100),
138(50),
182(55)
(-)
-
2969
3008(1)
-
Álcool linear C14-
C18(?)
- 28,84
208(100),
177(70)
(-)
-
2359
-
-
Álcool linear C14-
C18 insaturado(?)
- 30,97
41(100),
180(60)
(-)
-
2564
-
-
Antiarol 3,4,5-trimethoxyphenol 35,84 169(30),
184(25)
1727
-
(-)
2960(3)
-
Benzilacetona(?)
2-Butanone, 4-phenyl 22,51 43(100),
148(5)
(-)
-
1844
-
-
Esqualeno Hexamethyl-
2,6,10,14,18,22-
tetracosahexaene
35,73
81(100),
41(50),
123(25),
410(5)
(-)
2790(2)
(-)
-
-
cis ou trans
Propenilsiringol
cis or trans-2,6-
Dimethoxy-4-(1-
propenyl)phenol
32,47 194(100),
91(50)
(-)
-
2718
-
-
1,2-di-2-furanil 2-
hidroxietanona*
Ethanone, 1-(2-furanyl)-
2-hydroxy
24,56
95(100),
97(25),
126(10)
1220
-
1994
-
-
Guaiacilacetona
2-Propanone, 1-(4-
hydroxy-3-
methoxyphenyl)
31,75
137(100),
180(30),
122(30)
1643
-
2643
-
-
16-Heptadeceno-
2,5,8-triona
16-Heptadecen-2,5,8-
trione 41,63
127(100),
170(100),
155(65),
280
1782
-
(-)
-
-
2,4-Nonadienal ou
2,4-octadienal
2,4-Nonadien-1-al ou
2,4-Octadien-1-al 21,79
81(100),
40(70),
43(60),
124(5)
(-)
-
1794
-
-
32
Metil siringato(?)
4-Hydroxy-3,5-
dimethoxy-benzoic acid,
methyl ether
40,73
168(100),
167(75),
212(80),
194(5)
(-)
-
(-)
-
-
trans
Benzalacetona trans-4-Phenyl-3-buten-2-
one
25,93
43(100),
146(5),
131(5)
(-)
-
2103
-
-
Legenda: Tr expresso em minutos representa o tempo de retenção referente a cada composto; LRI indica os índices
de retenção linear (em primeiro os valores calculados experimentalmente através de uma mistura de padrões saturada
de alcanos (C7-C30), utilizando uma coluna apolar (Rtx-5) e uma polar (ZB-Wax) e em baixo os valores
bibliográficos referenciados pelos diversos autores); m/z indica os fragmentos de massa com a respectiva abundância
relativa dentro de parênteses, sendo o ião molecular apresentado a negrito; (?) Não existe certeza quanto à
identificação; * Coelui com outros compostos; - Não encontrado na bibliografia; (-) Não foi possível calcular através
da mistura de padrões saturada de alcanos (C7-C30) utilizada; (a)Coluna RTX-5, De Simon et al., 2009a; (b)Coluna
Carbo-Wax e DB-5, De Simon et al., 2009a; (c)De Simón, 2009a; (d)Coluna DB-5, Jordan, 2002; (e)Coluna DB-5,Vichi
et al., 2007; (f)Coluna DB-Wax, Caldeira et al.,2008; (g)Coluna HP-5, Vichi et al., 2007; (h)Coluna SPB-1, Diaz-
Maroto et al., 2008; (i)Rodriguez-Bencomo et al., 2008b; (j)Mosedale e Puech, 1998; (k)Piggott et al., 1995; (l)Garde-
Cerdán e Ancín-Azpilicueta , 2006; (m)Sáenz-Navajas et al., 2010; (n) Togores, 2003; (o)Gomes da Silva e Chaves das
Neves, 1999; (p) Zhao et al, 2011; (q) pherobase; (r)Barata et al., 2011; (s)Maga e Sizer, 1973; (t)Coluna ZB-Wax,
Yanagimoto et al., 2004; (u) Coluna DB-1, Leffingwell e Alford., 2005; (v) pherobase; (w) Coluna DB-5 e ZB-Wax,
Ferreira et al., 2001; (x) Coluna DB-5, Priestap et al., 2003; (y)Zehentbauer e Reineccius, 2002; (z)Coluna ZB-Wax,
Valim et al., 2003; (1) Coluna ZB-Wax, Coralia et al., 2001; (2)Coluna HP-5, Kilic et al., 2004; (3)Coluna Stabil-Wax,
Natali et al., 2006.
A análise GC-MS dos extractos das aparas de madeira revelou a presença de
compostos já anteriormente identificados em madeiras de carvalho. Além destes foram
ainda identificados nas madeiras analizadas outros compostos voláteis que não se
encontram mencionados na inúmera bibliografia consultada, tais como o acetato de 2-
metoxi-4-alilfenilo (acetate of 2-methoxy-4-alifenilo), vinil benzoato (benzoic acid,
vinyl ester), antiarol (3,4,5-trimethoxyphenol) e esqualeno (hexamethyl-
2,6,10,14,18,22-tetracosahexane).
Como pode ser observado, na tabela 1 foram identificados 35 compostos por
comparação do seu espectro de massa com os de uma biblioteca comercial e ainda com
os relatados na literatura. Esta identificação foi posteriormente confirmada através da
comparação dos índices de retenção calculados experimentalmente durante o presente
ensaio com os referidos na literatura. Face aos resultados obtidos pode concluir-se que
se obtiveram óptimos resultados, principalmente nos valores obtidos para a coluna
polar, uma vez que eram muito próximos dos existentes na bibliografia (com excepção
do composto 4-propilguaiacol que apresenta valores um pouco dispares, contudo a sua
33
identificação parece estar correcta). Para além destes foram ainda identificados 10
compostos dos quais não existe certeza da veracidade da sua identificação, uma vez que
alguns deles coeluem com outros compostos.
Nas madeiras em estudo, tal como está descrito na tabela 1, foram identificados
compostos derivados dos polissacáridos, pertencentes à classe dos aldeidos furânicos,
nomeadamente o furfural, 5-metilfurfural, 5-hidroximetilfurfural e o maltol, e que já
haviam sido referidos noutros ensaios por Chatonnet et al., (1998), Natali et al., (2006),
e Nishimura, Ohnishi, Masuda, Koga e Matsuyama, (1983), Nishimura et al., (1989)
citados por Alañon et al., (2010). Quanto à sua importância odorante, Caldeira (2004)
refere a existência de correlações positivas significativas entre o teor dos aldeídos
furânicos e os descritores caramelo, frutos secos e baunilha, tendo as correlações mais
elevadas sido verificadas para o 5-hidroximetilfurfural. Por outro lado, Hidalgo (2003) e
Marín (2005) atribuem, ainda, a estes compostos aromas a amêndoa e odores tostados.
O ácido acético, proveniente da hidrólise do grupo acetilo dos resíduos de xilose
(Fengel e Wegener, 1989), também foi identificado nas amostras em estudo.
Quanto aos compostos derivados da lenhina e dos polifenóis destacam-se, nas
madeiras analisadas, as classes dos fenóis voláteis, aldeidos fenólicos, ésteres fenólicos
(homovanilato de metilo), fenilcetonas (acetosiringona), álcoois (ácool coniferílico e
benzílico), e ácidos (ácido benzóico). Segundo Aiken e Noble, (1984), estes compostos
contribuem fundamentalmente com aromas defumados, picantes e baunilha.
De acordo com Fengel e Wegener (1989), a degradação térmica da lenhina leva
ao aparecimento de vários fenóis voláteis, os quais se apresentam, na grande maioria, na
forma monometoxilada para os que derivam das unidades guaiacilo e na forma
dimetoxilada, para os que derivam das unidades siringilo (Nabeta et al., 1986). Para
além desta origem, Chatonnet (1995) refere a possibilidade da formação de fenóis
voláteis a partir da degradação oxidativa dos aldeídos fenólicos.
O eugenol, o guaiacol, o 4-propilguaiacol e o isómero de alilsiringol foram os
principais fenóis voláteis identificados neste ensaio. Alguns destes compostos foram
também anteriormente relatados em madeiras de carvalho (Perez Coello et al., 1998;
Nonier et al., 2005; Nonier et al., 2006) e chips de carvalho (Morales et al., 2004;
34
Guchu et al., 2006; Natali et al., 2006). Estes compostos são caracterizados por
possuírem um baixo limiar de percepção (Boidron et al., 1994 citados por Natali et al.,
2006).
Na classe dos aldeídos fenólicos foram identificados a vanilina, o benzaldeído, o
coniferaldeído, o 2,4-dihidroxibenzaldeído e o siringaldeído. Estes são também
termodegradáveis em ácidos fenólicos e em fenóis voláteis, de acordo com Chatonnet,
(1995).
Dos compostos derivados dos lipídos, no presente ensaio foi identificado o
isómero cis da β-metil-γ-octalactona, pertencente à classe das lactonas. A β-metil-γ-
octalactona (γ-lactona do ácido 4-hidroxi-3-metil-octanóico) tem sido o composto
odorante da madeira mais estudado, este possui dois isómeros cis e trans a que são
atribuídos aromas a coco e a carvalho, sendo o seu potencial odorante resultante dos
baixos limiares de detecção, embora o isómero cis apresente um limiar de detecção mais
baixo que o trans (Maga, 1996). Alguns ácidos derivados dos lipídos foram ainda
identificados nas madeiras analisadas, nomeadamente os ácidos propanóico (Caldeira et
al., 2005), butanóico e hexadecanóico, também presentes em madeiras de carvalho
segundo Flamini e Traldi, (2010).
Têm sido ainda identificados em madeira de carvalho, não queimada, alguns
aldeídos, aos quais se encontram associados aromas desagradáveis. De acordo com
Chatonnet e Dubourdieu, (1998), estes compostos resultam da degradação dos ácidos
gordos. Nas madeiras em análise foi fundamentalmente identificado o 2-nonenal.
Os norisoprenóides são compostos odorantes resultantes da degradação dos
carotenóides (Kanasawud e Crouzet, 1990), referente a esta classe foi identificado o
tolueno nas madeiras estudadas.
4.1.2. Quantificação dos compostos voláteis
Como pode ser observado, na tabela 2 foram detectados 54 compostos que
posteriormente foram quantificados, para as diferentes espécies em estudo sujeitas a
uma tosta média e na ausência de tosta. Destes apenas 46 foram identificados,
encontrando-se descritos na tabela 1.
35
Tabela 2 - Quantificação dos compostos voláteis detectados (mg /100g de aparas (expresso em 3-octanol)).
Composto
Carvalho Nacional Castanheiro Nacional Cerejeira Acácia
Sem Tosta Tosta Média Sem Tosta Tosta Média Sem Tosta Tosta Média Sem Tosta Tosta Média
Piridina 6,55±1,34 2,13±0,43 0,99±0,07 2,57±2,48 2,07±0,07 0,62±0,24 2,30±0,90 1,14±1,06
Acido acético(?)
6,71±0,32 17,96±1,41 1,31±0,42 nq 1,63±0,47 10,45±2,04 1,11±0,30 4,24±2,07
Furfural 100,80±0,04
925,93±109,36 60,87±28,29 515,28±53,72 nq 122,74±13,48 6,84±1,85 22,80±0,21
1-(2-Furanil)-etanona(?)
3,20±0,83 4,61±0,27 8,18±8,36 nq nq nq nq nq
Benzaldeído nq nq nq 3,20±0,62 18,26±1,86 39,43±2,61 1,05±0,04 nq
2-Nonenal 5,92±0,70 6,85±1,39 1,26±0,50 nq nq nq 1,35±0,15 nq
Ácido propanóico nq 5,81±0,08 nq nd nd nd nd nd
5-Metilfurfural 15,55±1,05 183,40±26,91 11,63±3,13 82,08±1,15 nq 49,03±0,78 1,48±0,15 20,10±3,39
Ácido butanóico nq nd nd nd nd 6,51±1,73 nq nd
Tolueno 5,96±0,52 nq 3,55±1,03 1,49±0,43 6,81±6,37 11,11±1,03 6,29±0,77 2,10±0,48
Vinil benzoato nq 5,75±1,12 nq nq 20,71±3,87 42,55±2,19 nq 6,41±5,34
Álcool furfurílo (isómero) 6,21±0,48 3,39±1,68 2,81±0,76 nq 1,42±0,15 2,03±0,21 1,75±0,42 5,69±0,88
2,4-Octadienal ou 2,4-
nonadienal 4,00±0,41 2,93±0,29 nq nq 0,73±0,05 1,43±0,20 8,84±1,39 0,66±0,21
36
Benzilacetona(?)
nd 6,54±0,39 0,61±0,25 3,99±0,67 7,10±0,95 15,40±3,46 nq 1,10±0,10
Guaiacol 4,49±0,27 7,53±1,91 nq nq nq nq 3,00±1,98 1,82±1,29
n.i. 5,72±1,50 39,90±7,49 nq 33,60±2,49 nq 29,89±2,95 3,63±1,58 10,36±1,42
Álcool benzílico 1,76±0,21 nq nq nq nd nd nq nq
cis-β-Metil-γ-octalactona 18,22±0,58 14,77±3,57 nq nq nq nq nq nd
Álcool fenil etílico(?)
nq nq 0,95±0,25 0,88±0,24 1,79±0,08 nq nq nq
BHT 1, 06±0,28 1,81±0,65 0,57±0,27 0,77±0,17 0,77±0,21 nq 2,06±0,83 1,07±1,07
Ácido 2-furóico(*)
nq nq nq nq nq nq nq nq
Maltol 6,94±1,06 59,45±12,25 8,45±0,02 18,08±5,19 nq 10,42±1,08 4,12±1,54 4,49±4,27
n.i. nd 9,57±1,50 nq 26,04±6,57 nq nq 1,36±0,91 nq
1,2-di-2-furanil 2-
hidroxietanona(*)
nd 20,82±5,74 4,92±1,00 nq nq nq nq nq
n.i. 47,33±2,37 60,35±5,18 57,33±6,10 99,27±11,11 4,60±0,50 50,84±2,98 108,66±21,76 34,97±1,19
trans Benzalactona 20,57±3,13 1,90±0,39 4,56±0,73 3,27±0,21 42,53±2,91 56,12±7,08 6,22±0,08 5,29±3,20
Acetato de 2 metoxi-4-
alilfenilo
74,84±0,81 30,41±3,36 36,96±10,61 20,28±0,10 4,74±0,52 13,05±1,34 18,03±2,27 10,94±6,31
Eugenol 57,04±4,78 81,05±0,93 86,15±8,45 144,28±6,64 46,23±3,29 76,09±0,36 99,39±1,99 90,79±22,83
Álcool linear C14-C18(?)
13,71±1,62 14,24±5,46 10,62±4,30 nq 5,35±0,31 5,29±0,34 11,44±1,16 4,09±0,54
37
Ácido benzóico nd nd nd nd nq 197,97±29,22 nq nq
5-Hidroximetilfurfural 112,07±10,63 602,87±40,16 95,44±35,54 nq nq 165,71±28,56 nq 19,32±6,84
Alilsiringol (isómero) 44,76±4,28 53,99±8,31 59,41±16,49 nq 15,11±0,20 40,78±1,45 37,14±4,96 12,97±6,19
Vanilina 64,54±1,27 591,32±111,09 87,13±18,07 1377,61±64,88 35,14±6,56 347,90±40,37 44,79±6,49 nq
Álcool linear C14-C18(?)
insaturado
12,75±3,72 nq 5,78±5,49 nq 15,63±0,24 64,39±8,16 9,02±1,84 nq
4-Propilguaiacol 66,27±12,96 223,41±44,79 nq 419,13±166,73 nq nq 30,07±10,17 47,34±5,19
Guaiacilacetona 6,63±1,13 65,53±7,74 nq 64,24±4,70 nq nq nd 8,65±1,75
cis ou trans Propenilsiringol 86,66±8,58 189,06±43,95 185,90±65,53 394,77±11,10 16,49±1,63 217,76±7,65 190,39±43,80 12,93±11,84
n.i. 22,20±4,74 101,63±15,50 18,17±7,11 248,35±7,35 nq 81,11±14,95 nq nq
n.i. 607,62±12,20 397,12±59,06 336,29±53,64 204,07±17,94 368,72±2,21 323,62±6,66 263,42±20,26 nq
Siringaldeído 194,10±27,28 972,30±86,70 179,53±35,49 2552,75±240,62 92,25±16,92 860,56±59,07 132,36±18,39 170,38±7,91
n.i. 70,60±6,01 290,54±25,65 79,80±10,99 710,29±19,35 66,46±6,27 139,87±22,35 123,47±16,90 95,57±32,86
Ácido homovanílico 79,65±11,66 141,66±19,23 17,42±3,99 236,78±11,50 nq nq 62,52±7,06 48,52±32,82
Acetosiringona nd 55,33±8,62 nq 167,19±28,10 nq 72,21±15,12 nq nq
n.i. 28,68±0,72 103,55±26,28 18,82±0,78 94,05±13,08 nq nq 22,20±2,00 23,34±12,12
Esqualeno 249,88±101,17 184,19±19,19 7,71±1,59 nq 64,96±13,24 nq 143,42±27,42 nq
Antiarol nd nd 32,06±25,13 nq 379,74±38,87 479,948±41,19 20,84±1,06 nq
38
Ácido hexadecanóico 109,96±20,91 109,09±79,45 51,79±1,06 nq 118,14±14,49 nd 107,46±24,07 nq
Coniferaldeído 681,73±43,98 1857,65±192,99 518,65±28,89 2876,85±254,23 209,44±9,33 1619,29±118,82 nq nq
2,4-Dihidroxibenzaldeído(?) nd nd 207,68±218,56 nq 193,68±9,87 1582,22±164,16 nq 1836,70±659,50
n.i. 1161,85±34,72 640,84±152,18 434,24±35,89 nq 240,19±28,70 nd 463,43±96,43 nq
Álcool coniferílico 390,80±100,66 226,49±11,15 276,47±23,30 120,22±40,11 63,44±20,69 nd 438,79±22,25 78,78±44,01
Homovanilato de metilo(?) 84,42±13,37 108,19±28,15 61,90±5,74 nq nq nd nq nq
Metil siringato(?) 71,88±15,87 217,47±47,49 138,29±42,42 369,43±53,61 nq nd nd nd
16-Heptadeceno-2,5,8-triona 68,99±16,32 237,60±32,13 82,68±15,97 547,62±31,38 89,89±3,74 395,07±45,27 69,86±0,21 201,34±36,59
Total 4556,66a 8949,41b 3199,46ad 11433,63c 2138,28d 7133,82b 2773,10d 4222,10a
Legenda: (?) Não existe certeza quanto à identificação; (*) Coelui com outros compostos; n.i. - Composto detectado mas não identificado; nq - Composto identificado mas não quantificado; nd -
Composto não detectado; A quantificação de cada composto é apresentada com a média das 3 repetições mais ou menos o seu desvio padrão; Letras diferentes na linha denotam uma diferença
significativa com nível de confiança de 95% no teste Tukey-Kramer Multiple Comparison Test.
39
Os valores elevados do desvio padrão, das várias variáveis, estarão relacionados,
por um lado, com alguma variabilidade associada ao método de análise, e
fundamentalmente com a elevada variabilidade associada à madeira. Com efeito,
estudos de outros autores (Masson et al., 1995; De Simon et al., 1996; Mosedale e
Savill, 1996; Canas et al., 2000c; Doussot et al., 2002) apresentaram também elevadas
variabilidades relativamente ao teor de vários compostos.
4.1.2.1.Derivados dos polissacáridos
As principais substâncias derivadas dos polissacáridos são os aldeídos furânicos
os quais resultam principalmente da termodegradação dos açúcares. De acordo com o
mecanismo proposto por Hodge, (1967), as hexoses, constituintes da celulose, originam
o 5-hidroximetilfurfural e o 5-metilfurfural, enquanto as pentoses, constituintes
principais das hemiceluloses, originam o furfural.
O teor de aldeídos furânicos existentes nas madeiras é extremamente afectado
pelo tratamento térmico a que estas se encontram sujeitas. Deste modo, o aumento do
teor em aldeídos furânicos por influência da temperatura tem sido verificado em
aquecimentos de amostras de carvalho à escala laboratorial (Marsal e Sarre, 1987;
Canas, 2003) e, ainda, nas operações de queima realizadas nas condições de tanoaria,
em madeira de carvalho (Nomdedeu et al., 1988; Canas, 2003) e em madeira de
castanheiro (Canas, 2003).
De um modo geral, os resultados do presente ensaio, mostram que as madeiras
de carvalho, castanheiro, cerejeira e acácia não queimadas apresentam quantidades
relativamente reduzidas de furfural, 5-metilfurfural, e 5-hidroximetilfurfural. Contudo,
com o incremento da tosta, o teor destes compostos aumenta, estando este resultado de
acordo com o obtido por Canas et al., (1999), Caldeira et al., (2005), Jordão et al.,
(2006), Nonier et al., (2006) e De Simón et al., (2009b).
No que diz respeito aos produtos de degradação térmica dos polissacáridos, o
furfural é o composto mais abundante, enquanto a produção de 5-metilfurfural e de 5-
hidroximetilfurfural é mais limitada (Nabeta et al., 1986; Marsal e Sarre, 1987). Este
facto resulta da degradação preferencial das hemiceluloses e da maior estabilidade
térmica da celulose, em virtude da sua natureza cristalina (Bourgois e Guyonnet, 1988;
40
De Simón et al., 2009a). Apesar de esta informação corroborar os resultados do actual
ensaio, os valores encontrados para o furfural e 5-hidroximetilfurfural são muito
próximos.
Pode ainda afirmar-se, após análise dos teores em aldeidos fenólicos, que o
carvalho é a espécie botânica que apresenta uma maior concentração destes compostos,
seguido do castanheiro, da cerejeira e, por último, da acácia que apresenta teores mais
reduzidos.
Neste ensaio verificou-se também que os teores de maltol aumentavam nas
madeiras queimadas, relativamente ao carvalho e ao castanheiro. Relativamente às
restantes madeiras não foi possível a sua quantificação para os dois tratamentos
térmicos, pelo que não foi exequível a sua comparação. De Simón et al., (2009a) obteve
o mesmo resultado quando analisou aparas de carvalho verificando, portanto, o aumento
dos seus teores quando se aumentava o grau de tosta. Este composto tem como origem a
degradação das hexoses na presença de azoto, o qual apesar do seu baixo teor, está
também presente nas madeiras (Bourgois e Guyonnet, 1988). Em todas as espécies
analisadas, os teores de maltol são muito reduzidos, contudo, as madeiras de carvalho
sujeitas a uma tosta média apresentaram os maiores teores deste composto.
Em particular, a degradação térmica dos polissacáridos leva à formação do
álcool furfurílico. Atendendo aos resultados obtidos, pode concluir-se que o incremento
no grau de tosta provoca uma diminuição do teor deste composto no carvalho e o seu
aumento na cerejeira, embora os níveis deste composto sejam reduzidos nas quatro
espécies botânicas analisadas neste trabalho. Segundo Chatonnet, (1995), este composto
aumentava com a intensidade da queima.
O ácido acético é um produto secundário da degradação térmica da madeira
(Fengel e Weneger, 1989; Bourgois e Guyonnet, 1988), o qual resulta da hidrólise dos
grupos acetilo das hemiceluloses. O aumento da intensidade da queima da madeira de
carvalho, realizada nas condições de tanoaria, induziu um aumento ligeiro do ácido
acético livre, restando a maior parte do ácido acético sob a forma de grupos acetilados
(Chatonnet e Boidron, 1989). Este facto foi também verificado no presente estudo, isto
é, foi notório o aumento dos teores deste composto para o carvalho, cerejeira e acácia,
embora todas as madeiras apresentassem teores muito baixos.
41
Por último, o aquecimento também conduz ao aparecimento de heterociclos
azotados, tais como a piridina (Maga, 1985; Nabeta et al., 1986; Chatonnet, 1995). Esta
constatação está de acordo com os resultados obtidos neste trabalho uma vez que a
piridina foi identificada em todas as madeiras analisadas embora em quantidades muito
pouco significativas. Contudo, observou-se uma diminuição dos teores deste composto
com o aumento da intensidade da tosta.
4.1.2.2.Derivados da lenhina e polifenóis
Dos compostos identificados e quantificados neste estudo pertencentes à classe
dos fenóis voláteis, derivados da lenhina e dos polifenóis são de destacar o eugenol, o
guaiacol, o 4-propilguaiacol e o isómero do alilsiringol. De um modo geral e de acordo
com os resultados obtidos noutros ensaios (Maga, 1985; Dubois, 1989; Fengel e
Wegener, 1989), a degradação térmica da lenhina conduz ao aparecimento de vários
fenóis voláteis, pelo que os teores destes devem aumentar quando a intensidade de tosta
aumenta.
O eugenol, como seria de esperar, aumenta ligeiramente a sua concentração
quando as madeiras são sujeitas a uma tosta média em relação às madeiras não
queimadas, sendo este facto notório para o carvalho, castanheiro e cerejeira. Contudo,
na acácia pode considerar-se que existe um ligeiro decréscimo na concentração deste
composto, quando estas são queimadas. As madeiras que possuíam maiores teores deste
composto eram o castanheiro e a acácia.
O teor em eugenol nas madeiras de carvalho parece ser bastante influenciado
pela espécie em estudo (Nabeta et al. 1986; Garcia-Romero et al., 1998; Doussot et al.
2000). Por outro lado, o teor deste composto tende a variar dentro da própria árvore,
Masson et al., (1997) verificaram que o teor de eugenol variava desde a medula da
árvore até à parte exterior do tronco. O processo de secagem da madeira também é de
extrema importância na variabilidade dos teores deste composto (Masson et al., 2000).
O guaiacol foi identificado nas 4 espécies de madeiras em estudo, contudo, a sua
quantificação só foi possível para o carvalho pois nas restantes espécies estudadas neste
trabalho, este composto aparece com teores muito reduzidos. Quando as madeiras de
carvalho eram tostadas os teores de guaiacol aumentavam ligeiramente. Estes dados
42
estão de acordo com os resultados obtidos por outros investigadores (Marín, 2005;
Diaz-Maroto et al., 2008; De Simón et al., 2009a; De Simón et al., 2010), cujos estudos
evidenciaram que os teores em guaiacol aumentavam ligeiramente quando as madeiras
foram submetidas a tratamento térmico.
O 4-propilguaiacol foi também identificado nas 4 espécies em estudo, no
entanto, apenas foi quantificado no carvalho, na acácia e no castanheiro (tosta média).
De acordo com os resultados obtidos neste trabalho, constata-se que a queima origina o
aumento do teor deste composto, tal como verificado por Diaz-Maroto et al., (2008). É
de salientar que, na classe dos fenóis voláteis, o 4-propilguaiacol surge como o
composto mais abundante nas madeiras comparativamente com os restantes compostos
quantificados pertencentes a esta família.
Estudos recentes em diferentes espécies de madeiras de carvalho evidenciaram
que, quando as madeiras são sujeitas à queima, os teores do isómero do alilsiringol
aumentam (Cadahía, 2003; De Simón et al., 2010). No presente ensaio verificou-se que
os teores deste composto aumentam quando as madeiras de carvalho e de cerejeira são
queimadas, mas que diminuem na acácia. No caso do castanheiro, não foi possível
estabelecer uma relação entre o efeito da queima e o teor deste isómero uma vez que o
teor deste composto não foi quantificável nas madeiras sujeitas à tosta média
Os aldeídos fenólicos (vanilina, benzaldeído, coniferaldeído e siringaldeído)
foram identificados nas madeiras analisadas constituindo um outro grupo de compostos
que resultam da degradação térmica das lenhinas. Diversos estudos mostraram que os
seus teores são muito reduzidos na madeira não queimada de carvalho (Chatonnet e
Boidron., 1989; Nomdedeu et al., 1988; Canas, 2003) e de castanheiro (Canas et al.,
2000c). O processo de queima, nas madeiras de carvalho e castanheiro, provoca um
aumento significativo no teor destes aldeídos fenólicos (Nomdedeu et al., 1988;
Chatonnet e Boidron., 1989; Dubois, 1989; Natali et al., 2006). Este facto vem
comprovar os valores obtidos no presente ensaio, isto é, de um modo geral pode
afirmar-se que os compostos pertencentes a esta classe aumentam drasticamente, com a
queima, nas diferentes espécies botânicas estudadas neste trabalho.
Em particular, o coniferaldeído e o siringaldeído são os aldeidos fenólicos que
surgem em maiores quantidades nas madeiras analisadas, sendo que o primeiro
43
composto é extremamente abundante nas madeiras de carvalho, castanheiro e cerejeira,
principalmente quando estas foram submetidas a tratamento térmico. No caso do
siringaldeído, embora apresente valores elevados em todas as madeiras, é no castanheiro
com tosta média que as suas concentrações são mais elevadas.
A vanilina é o composto que contribui de forma mais significativa para o aroma,
devido ao seu baixo limiar de detecção olfactivo (Maga, 1985) e provavelmente, por
essa razão, tem sido o mais estudado. No presente estudo, os seus teores aumentam
bastante quando as madeiras são queimadas, estando estes resultados de acordo com os
trabalhos de diversos autores (Caldeira et al., 2005; Díaz-Maroto et al., 2008; De Simón
et al., 2009ª; De Simón et al., 2010).
O aquecimento da madeira origina também a libertação de fenilcetonas, no
entanto a sua origem não se encontra bem esclarecida (Maga, 1985; Chatonnet e
Boidron, 1989). Contudo, Faix et al,. (1987) num estudo que incidiu na pirólise da
lenhina verificaram o aparecimento de diversos compostos, nomeadamente a
acetovanilona, a acetosiringona e, ainda, de outras fenilcetonas.
Relativamente às madeiras estudadas neste trabalho apenas foi identificada a
acetosiringona, a qual apresenta valores quase vestigiais nas madeiras não queimadas,
não sendo possível a sua quantificação. Contudo os resultados obtidos apontam para que
os seus teores aumentem quando a madeira é queimada, tendo sido esta tendência
também observada por outros autores (De Simón et al., 2009a; De Simón et al., 2010).
Segundo Chatonnet e Boidron, (1989), a madeira de carvalho não queimada apresenta
apenas quantidades vestigiais de acetovanilona mas, após a queima, estes autores
identificaram a acetovanilona, a propiovanilona e a butirovanilona, referindo que só
aparecem a partir da queima média. Por sua vez, Nishimura et al. (1983) verificaram
também o aumento da propiovanilona e da acetosiringona com o incremento no grau de
tosta
O tipo de lenhinas é variável entre os vários tipos de plantas, sendo a lenhina de
carvalho, tal como as de outras angiospérmicas, constituída principalmente por unidades
siringilo e guaiacilo e, em menor proporção, por unidades fenilo, unidades estas
derivadas dos álcoois p-cumarílico, coníferílico e sinapílico, considerados os
precursores da biossíntese das lenhinas nas plantas (Fengel e Wegener, 1989).
44
Assim, o álcool coníferílico foi também identificado nas 4 espécies de madeiras
estudadas. Por observação da tabela 2, o teor deste composto diminui significativamente
nas madeiras sujeitas ao processo de queima. Pelo contrário, o carvalho e a acácia, na
ausência de tosta, apresentam os teores mais elevados deste álcool.
Quanto aos ácidos derivados das lenhinas e polifenóis apenas foi identificado o
ácido benzóico, que foi detectado nas madeiras de cerejeira e acácia.
4.1.2.3.Derivados dos lípidos
A formação de lactonas durante o aquecimento da madeira poderá resultar da
oxidação térmica dos ácidos gordos. Com efeito, têm sido identificadas várias lactonas
resultantes da degradação térmica dos lipídos (Grosh, 1982). Derivado destes
compostos, tem sido identificado as β-metil-γ-octalactonas, que têm sido encontradas
por vários autores na madeira de carvalho e castanheiro (Clímaco 1987, Clímaco et al.
1990, Climaco e Borralho 1996). No presente ensaio foi identificado o isómero cis de β-
metil-γ-octalactona nas 4 espécies, apenas não foi detectado nas madeiras de acácia com
tosta média. Contudo, encontrava-se com teores relativamente baixos pelo que a sua
quantificação apenas foi possível para o carvalho. Neste caso, os teores de cis-β-metil-γ-
octalactonas, quase não variaram pela acção da queima, o que também foi verificado
por Artajona, (1991) que não encontrou relação entre a queima das quartolas de
carvalho e o teor de β-metil-γ-octalactonas. Por outro lado Marin, (2005) e Díaz-Maroto
et al., (2008), notaram que este composto diminuiu quando as madeiras eram
queimadas. Segundo Hidalgo, (2003) os teores de lactonas diminuem sensivelmente de
uma madeira não queimada para a tosta ligeira e, posteriormente, à medida que se
aumenta o grau de tosta os seus teores aumentam. No entanto, se o aquecimento for
prolongado, pode ocorrer a sua destruição, tal como verificado por Marsal e Sarre,
(1987) num estudo de queima realizado com madeira de carvalho. Chatonnet e Boidron,
(1989) verificaram que a queima da madeira de carvalho, realizada em condições de
tanoaria, originava o aumento do teor de β-metil-γ-octalactonas. Os mesmos autores
verificaram ainda que o isómero dominante na madeira de carvalho queimada e não
queimada era o isómero cis. À semelhança do que foi referido anteriormente para o
eugenol existe uma grande variabilidade nos teores de cis-β-metil-γ-octalactonas
45
(Masson et al., 1995; De Simon et al., 1996; Mosedale et al., 1996; Masson et al. 1997;
Canas et al., 2000c).
Relativamente aos ácidos derivados dos lipídos, foram identificados nas
madeiras analisadas os ácidos propanóico, butanóico e hexadecanóico. O ácido
propanóico foi apenas identificado nas madeiras de carvalho (sem tosta e tosta média) e
castanheiro (sem tosta), contudo não foi possível efectuar a sua quantificação. Quanto
aos teores de ácido hexadecanóico, apontam para uma diminuição com o efeito da
queima. Segundo Caldeira, (2004) para a maioria dos ácidos não se detectou efeito da
queima, com excepção do ácido propanóico, cujo teor aumentou com o nível de queima,
atingindo o máximo na queima forte.
4.1.2.4. Outros
Para além dos compostos anteriormente referidos foram ainda identificados
outros compostos, tais como o acetato de 2-metoxi-4-alilfenilo, cujos teores diminuíram
pela acção da queima nas madeiras de carvalho, castanheiro e acácia, e aumentaram na
madeira de cerejeira. No caso do ácido homovanílico verificou-se um aumento dos seus
teores com a queima nas madeiras de carvalho, castanheiro e acácia (quanto à cerejeira,
não foi possível a sua quantificação). É ainda notório que o castanheiro apresenta os
teores mais elevados para este composto, seguido do carvalho. Foi também identificado
nas madeiras estudadas, com excepção do carvalho, o antiarol que se apresenta em
concentração relativamente elevada na cerejeira comparativamente às restantes espécies
estudadas.
O esqualeno foi detectado em todas as espécies em estudo, sendo possível ainda
afirmar que os seus teores diminuem quando as madeiras são queimadas. Por sua vez, o
cis ou trans-propenilsiringol também foi detectado e quantificado nas 4 espécies de
madeiras e, os valores apresentados na tabela 2, mostram que a queima aumentou os
seus teores, excepto na acácia.
O composto 16-heptadeceno-2,5,8-triona foi detectado em todas as madeiras
estudadas, sendo de salientar um grande aumento dos seus teores nas madeiras
queimadas. Por outro lado, os teores de trans-benzalacetona diminuem em todas as
46
madeiras sujeitas a tosta média. É também possível verificar que a cerejeira é a espécie
que apresenta maiores teores deste composto.
Tal como mostra a tabela 2, foram ainda detectados compostos que
apresentavam picos e respectivos espectros de massa muito bem definidos, embora não
tenha sido possível a sua identificação estes foram quantificados, ao analisar os seus
teores é notória uma tendência para que a maioria aumente quando as madeiras eram
queimadas.
O composto BHT foi também identificado neste ensaio, contudo não pertencia à
composição química das madeiras mas sim dos reagentes, este composto é usado de
modo a evitar a oxidação dos mesmos, ao eliminar os radicais livres.
De um modo geral, para cada espécie, sem tosta e com tosta foi calculado o
somatório total dos seus compostos e após a análise destes valores verifica-se que nas
madeiras queimadas o total de compostos voláteis é significativamente superior ao das
madeiras não queimadas. Este facto foi também verificado em inúmeros ensaios
descritos na literatura, nos quais as madeiras de carvalho não queimadas possuíam
apenas alguns dos compostos em quantidades apreciáveis sendo que, uma grande parte
deles, era formada posteriormente durante os processos de tratamento térmico (Sefton et
al., 1993; Haluk e Irmouli, 1997; Chatonnet, 1999; Hale et al., 1999; Doussot et al.,
2002; Caldeira, 2004; Natali et al., 2006).
Os teores totais referentes aos compostos do aroma quantificados nas madeiras
analisadas foram submetidos a uma análise de variância (ANOVA), considerando dois
factores de variação: a espécie botânica (A, B, C, D) e o nível de tosta (1 e 2). O teste de
comparação de médias foi realizado para um nível de confiança de 95%. Após a análise
estatística é possível afirmar que existem diferenças significativas entre as espécies
botânicas (p=0,002210), entre as madeiras sem tosta e tosta média (p=0,000002) e entre
a interacção da espécie e respectiva tosta (p=0,009321).
Deste modo, foi possível verificar que não houve diferenças significativas entre
o carvalho sem tosta, o castanheiro sem tosta e a acácia sujeita a uma tosta média, por
sua vez, também não foram encontradas diferenças entre o castanheiro sem tosta, a
cerejeira sem tosta e a acácia sem tosta. O mesmo se verificou para o carvalho sujeito à
47
tosta média e a cerejeira com o mesmo nível de tosta. Por fim o castanheiro (tosta
média) possuía diferenças significativas relativamente às restantes espécies com
diferentes níveis de tosta.
Cada espécie apresentou um perfil sensivelmente característico, a acácia embora
com quantidades relativamente pequenas para os diversos compostos identificados,
apresentou teores elevados de eugenol, siringaldeído, ácido homovanílico, ácido
coníferílico, 2,4-dihidroxibenzaldeído e 16-heptadeceno-2,5,8-triona. No ensaio dirigido
por De Rosso et al., (2008), a acácia apresentou valores significativos de vanilina,
siringaldeído e 2,4-dihidroxibenzaldeído, e baixos teores de eugenol.
Neste trabalho, foi ainda notório que, nas madeiras de acácia queimadas, os
teores da maioria dos compostos baixaram significativamente.
Quanto aos extractos de castanheiro e carvalho estes caracterizaram-se por
possuir uma grande riqueza em compostos voláteis, fundamentalmente aldeídos
fenólicos, fenóis voláteis e aldeídos furânicos, tal como também foi verificado por De
Rosso et al., (2008).
Nos extractos de madeira de cerejeira, foram identificados vários compostos
voláteis, mas na sua maioria com teores reduzidos, contudo alguns compostos
fundamentalmente nas madeiras queimadas apresentavam teores significativamente
elevados, tais como a vanilina, o cis ou trans- propenilsiringol, o siringaldeído, o
antiarol, o coniferaldeído e o 16-heptadeceno-2,5,8-triona.
Em suma, pode ainda observar-se que a madeira de castanheiro com tosta média
foi a que apresentou um valor total de compostos voláteis mais elevado, seguido do
carvalho, da cerejeira e, por último, da acácia.
48
5. Conclusão
No presente trabalho foi estudada a influência de diferentes espécies botânicas
(carvalho, castanheiro, cerejeira e acácia) e do grau de tosta na composição química
volátil das diversas madeiras.
No que respeita à espécie botânica, os ensaios realizados evidenciaram que, em
termos globais, o carvalho e o castanheiro são as espécies mais ricas em compostos
voláteis potencialmente extraíveis, sem tosta e com tosta média, respectivamente.
Quando as madeiras são queimadas, neste caso particular sujeitas a uma tosta
média, verificou-se um aumento significativo dos teores totais de compostos voláteis
existentes nas madeiras. O efeito da tosta foi mais pronunciado nas madeiras de
castanheiro e cerejeira. Este facto leva-nos a concluir que as madeiras reagem de
maneira diferente às mesmas condições de tosta, o que estará relacionado com as
características físico-quimicas de cada uma das espécies.
Porém, quando os compostos presentes nas madeiras são analisados
individualmente, verifica-se que as diferentes espécies botânicas apresentam perfis
diferentes. Por observação da tabela 2 constata-se que existem diferenças nos teores de
algumas famílias de compostos em função da espécie botânica, como é o caso dos
derivados furânicos (furfural, 5-metilfurfural, 5-hidroximetilfurfural) cujas
concentrações apresentam valores mais baixos na cerejeira e na acácia. Na cerejeira
foram encontrados teores elevados de antiarol, composto que não encontramos referido
na literatura.
Com a queima, verificou-se de um modo geral e para todas as espécies, o
aumento, fundamentalmente, dos aldeídos furânicos, fenóis voláteis e aldeídos
fenólicos, o que demonstra o indiscutível impacto da tosta na composição química das
madeiras, tanto quantitativamente como qualitativamente.
Foram ainda identificados alguns compostos para os quais não encontramos
referências na bibliografia, tais como: acetato de 2-metoxi-4-alilfenilo (acetate of 2-
methoxy-4-alifenilo), vinil benzoato (benzoic acid, vinyl ester), antiarol (3,4,5-
trimethoxyphenol) e esqualeno (hexamethyl-2,6,10,14,18,22-tetracosahexane).
49
O carvalho tem sido ao longo do tempo citado pelas suas características
enológicas como a melhor espécie destinada para este fim. No caso do carvalho
nacional aqui estudado, este apresenta um elevado teor em compostos voláteis
potencialmente extraíveis, o que lhe confere um bom potencial para o envelhecimento
de bebidas alcoólicas.
O castanheiro é caracterizado por possuir uma boa porosidade, no presente
ensaio este apresentou uma elevada composição química volátil, superior ao carvalho na
grande maioria dos compostos detectados. Este pode ser portanto uma óptima
alternativa às madeiras de carvalho, tanto para a construção de barricas como na forma
de aparas, ao induzir um envelhecimento mais acelerado quando comparado com o
carvalho.
A cerejeira parece ser uma madeira bastante equilibrada relativamente à sua
composição química, no entanto a maioria dos compostos voláteis nela presentes
encontram-se em pequenas quantidades. Esta é caracterizada por possuir uma grande
porosidade o que torna limitada a sua utilização para o fabrico de barricas. Contudo
penso que poderá apresentar bons resultados na forma de aparas quando não se pretenda
aportar aos vinhos características muito marcadas a madeira e quando se visa acelerar o
envelhecimento.
No presente ensaio, a acácia foi a espécie que apresentou os teores mais baixos
dos diversos compostos voláteis detectados, no entanto penso que não deveria desde já
ser desprezada. A acácia bem como as restantes espécies deveriam ser alvo de mais
estudos de modo a comprovar o seu potencial para o envelhecimento de produtos
enológicos.
Este estudo foi conduzido nas condições da prática de tanoaria, pelo que não foi
possível assegurar o controlo de importantes factores que antecedem a obtenção das
aparas, designadamente as condições de exploração florestal e a idade das árvores, por
sua vez os diferentes períodos de secagem e o empirismo que envolve a queima das
madeiras, originam uma enorme variabilidade na composição química volátil das
madeiras. Assim todos estes factores deverão ser ponderados em trabalhos futuros,
tendo, no entanto, presente que o seu controlo significa uma grande discrepância das
condições tecnológicas actuais usadas nas diversas tanoarias.
50
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